हाइब्रिड प्लास्मोनिक वेवगाइड

एक हाइब्रिड plasmonic वेवगाइड एक ऑप्टिकल वेवगाइड है जो एक ढांकता हुआ वेवगाइड और प्लास्मोनिक वेवगाइड द्वारा निर्देशित प्रकाश को युग्मित करके मजबूत प्रकाश कारावास प्राप्त करता है। यह धातु की सतह (आमतौर पर सोने या चांदी) से एक छोटे से अंतराल से उच्च अपवर्तक सूचकांक (आमतौर पर सिलिकॉन) के एक माध्यम को अलग करके बनाया जाता है।



इतिहास
डाइइलेक्ट्रिक वेवगाइड उच्च सूचकांक क्षेत्र में प्रकाश को सीमित करने के लिए कुल आंतरिक प्रतिबिंब का उपयोग करते हैं। वे बहुत कम हानि के साथ लंबी दूरी तक प्रकाश का मार्गदर्शन कर सकते हैं, लेकिन उनकी प्रकाश परिरोध क्षमता विवर्तन द्वारा सीमित है। दूसरी ओर प्लाज़्मोनिक वेवगाइड्स, धातु की सतह के पास प्रकाश को सीमित करने के लिए सतह समतल का उपयोग करते हैं। प्लास्मोनिक वेवगाइड्स की प्रकाश कारावास क्षमता विवर्तन द्वारा सीमित नहीं है, और, नतीजतन, वे प्रकाश को बहुत छोटी मात्रा में सीमित कर सकते हैं। हालांकि, मार्गदर्शक संरचना के हिस्से के रूप में धातु की उपस्थिति के कारण इन गाइडों को महत्वपूर्ण प्रसार हानि होती है। हाइब्रिड प्लास्मोनिक वेवगाइड को डिजाइन करने का उद्देश्य इन दो अलग-अलग वेव गाइडिंग योजनाओं को संयोजित करना और बड़े नुकसान के बिना उच्च प्रकाश कारावास प्राप्त करना था। इस संरचना के कई भिन्न रूप प्रस्तावित किए गए हैं। तब से कई अन्य प्रकार के हाइब्रिड प्लास्मोनिक वेवगाइड प्रस्तावित किए गए हैं ताकि प्रकाश कारावास क्षमता में सुधार हो या निर्माण जटिलता को कम किया जा सके।



संचालन का सिद्धांत
मोड कपलिंग की अवधारणा का उपयोग करके हाइब्रिड प्लास्मोनिक वेवगाइड्स के संचालन को समझाया जा सकता है। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले हाइब्रिड प्लास्मोनिक वेवगाइड में एक सिलिकॉन नैनोवायर होता है जो धातु की सतह के बहुत करीब होता है और एक कम सूचकांक क्षेत्र द्वारा अलग किया जाता है। सिलिकॉन वेवगाइड ढांकता हुआ वेवगाइड मोड का समर्थन करता है, जो ज्यादातर सिलिकॉन में ही सीमित होता है। धातु की सतह सतह समतल का समर्थन करती है, जो धातु की सतह के पास ही सीमित है। जब इन दो संरचनाओं को एक दूसरे के करीब लाया जाता है, तो धातु की सतह द्वारा समर्थित सतह प्लास्मोन मोड में सिलिकॉन नैनोवायर जोड़े द्वारा समर्थित ढांकता हुआ वेवगाइड मोड। इस मोड युग्मन के परिणामस्वरूप, धातु और उच्च सूचकांक क्षेत्र (सिलिकॉन नैनोवायर) के बीच के क्षेत्र में प्रकाश अत्यधिक सीमित हो जाता है।

अनुप्रयोग
हाइब्रिड प्लाज़्मोनिक वेवगाइड कई पहले रिपोर्ट किए गए प्लास्मोनिक वेवगाइड्स की तुलना में कम नुकसान पर प्रकाश की बड़ी सीमा प्रदान करता है। यह सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक के साथ भी संगत है, और उसी चिप पर सिलिकॉन वेवगाइड्स के साथ एकीकृत किया जा सकता है। स्लॉट-वेवगाइड के समान, यह निम्न सूचकांक माध्यम में भी प्रकाश को सीमित कर सकता है। इन आकर्षक विशेषताओं के संयोजन ने इस नई मार्गदर्शक योजना के अनुप्रयोग पर विश्वव्यापी अनुसंधान गतिविधि को प्रेरित किया है। ऐसे अनुप्रयोगों के कुछ उल्लेखनीय उदाहरण कॉम्पैक्ट लेजर हैं, इलेक्ट्रो ऑप्टिक न्यूनाधिक, बायोसेंसर, ध्रुवीकरण नियंत्रण उपकरण, और थर्मो-ऑप्टिक स्विच।