激光与光电子学进展, 2019, 56 (20): 202411, 网络出版: 2019-10-22  

基于Au/Ce∶YIG/TiN结构的磁光表面等离激元共振及折射率传感器研究 下载: 1316次

Magneto-Optical Surface Plasmon Resonance and Refractive Index Sensor Based on Au/Ce∶YIG/TiN Structure
王会丽 1,2秦俊 1,2康同同 1,2张燕 1,2聂立霞 1,2艾万森 1,2李艳芳 1,2毕磊 1,2,*
作者单位
1 电子科技大学国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心, 四川 成都 610054
2 电子科技大学电子科学与工程学院, 四川 成都 610054
摘要
提出了一种基于Au/Ce∶YIG/TiN结构的磁光表面等离激元共振器件(MOSPR)。通过构建Au周期纳米盘、Ce∶YIG薄膜和TiN薄膜三层结构,实现Au纳米盘局域表面等离激元共振(LSPR)和TiN/Ce∶YIG界面传播型表面等离激元共振耦合,显著降低了LSPR的散射损耗,并实现了磁光效应的显著增强。MOSPR的横向磁光克尔效应(TMOKE)信号的绝对值达0.21。应用这一器件制备传感器,借助磁光氧化物的强磁光效应,可以显著提高LSPR传感器的品质因数(FoM)。基于TMOKE谱进行传感,器件的FoM可达2192.4586 RIU -1。该研究为高灵敏度、高FoM LSPR器件的制备提供了一种新思路。
Abstract
A magneto-optical surface plasmon resonance device (MOSPR) based on Au/Ce∶YIG/TiN structure is proposed. By constructing a three-layer structure which comprises the periodic Au nanodisk array, Ce∶YIG film, and TiN film, the coupling between the Au nanodisk's localized surface plasmon resonance (LSPR) and the TiN/Ce∶YIG interface propagation surface plasmon resonance can be realized, which can significantly reduce the scattering loss of LSPR and enhance the magneto-optical effect. The absolute value of the transverse magneto-optical Kerr effect (TMOKE) of MOSPR reaches 0.21. Using the MOSPR and the strong magneto-optical effect of the magneto-optical oxide to prepare the sensor can significantly improve the figure of merit(FoM)of the LSPR sensor. Based on the TMOKE spectrum for sensing, the sensor's FoM is up to 2192.4586 RIU -1. This research provides a new idea for the preparation of LSPR devices with high sensitivity and high FoM.

王会丽, 秦俊, 康同同, 张燕, 聂立霞, 艾万森, 李艳芳, 毕磊. 基于Au/Ce∶YIG/TiN结构的磁光表面等离激元共振及折射率传感器研究[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(20): 202411. Huili Wang, Jun Qin, Tongtong Kang, Yan Zhang, Lixia Nie, Wansen Ai, Yanfang Li, Lei Bi. Magneto-Optical Surface Plasmon Resonance and Refractive Index Sensor Based on Au/Ce∶YIG/TiN Structure[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(20): 202411.

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