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Hybrid Dielectric-loaded Nanoridge Plasmonic Waveguide for Low-Loss Light Transmission at the Subwavelength Scale

机译：混合电介质加载纳米脊等离子波导管可在亚波长范围内实现低损耗光传输

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摘要

The emerging development of the hybrid plasmonic waveguide has recently received significant attention owing to its remarkable capability of enabling subwavelength field confinement and great transmission distance. Here we report a guiding approach that integrates hybrid plasmon polariton with dielectric-loaded plasmonic waveguiding. By introducing a deep-subwavelength dielectric ridge between a dielectric slab and a metallic substrate, a hybrid dielectric-loaded nanoridge plasmonic waveguide is formed. The waveguide features lower propagation loss than its conventional hybrid waveguiding counterpart, while maintaining strong optical confinement at telecommunication wavelengths. Through systematic structural parameter tuning, we realize an efficient balance between confinement and attenuation of the fundamental hybrid mode, and we demonstrate the tolerance of its properties despite fabrication imperfections. Furthermore, we show that the waveguide concept can be extended to other metal/dielectric composites as well, including metal-insulator-metal and insulator-metal-insulator configurations. Our hybrid dielectric-loaded nanoridge plasmonic platform may serve as a fundamental building block for various functional photonic components and be used in applications such as sensing, nanofocusing, and nanolasing.
机译：混合等离子体激元波导的新兴发展近来因其能够实现亚波长场限制和大传输距离的卓越能力而备受关注。在这里，我们报告了一种指导方法，该方法将混合等离激元极化子与介质加载的等离激元波导集成在一起。通过在电介质板和金属基板之间引入深亚波长电介质脊，形成了混合电介质负载的纳米脊等离子体激元波导。与传统的混合波导波导相比，该波导具有更低的传播损耗，同时在电信波长下保持了强大的光学限制。通过系统的结构参数调整，我们实现了基本混合模式的限制与衰减之间的有效平衡，并且尽管存在制造缺陷，但我们仍展示了其性能的容忍度。此外，我们证明了波导概念也可以扩展到其他金属/电介质复合材料，包括金属-绝缘体-金属和绝缘体-金属-绝缘体配置。我们的混合电介质加载的纳米脊等离子体激元平台可以用作各种功能光子组件的基本构建块，并可以用于传感，纳米聚焦和纳米激光等应用。

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