試料槽を設けたテラヘルツ表面プラズモン共鳴導波路型センサの特性改善

摘要

試料槽を設けたTHz帯における表面プラズモン共鳴導波路型センサの特性改善を，特に導波構造に注目しながら行う．まず，2次元構造のセンサを解析する．試料槽の材料を基板と同じSiO_2，またはより低屈折率のシクロオレフィンポリマー（COP）に選び周波数応答を比較する．試料槽を設けると周波数応答が鈍化することを指摘し，試料槽はより低屈折率の材料で構成するのが好ましいことを示す．その際，応答の鈍化は低周波側で低損失な表面プラズモンポラリトン（SPP）モードの励振量の低下で生じることを明らかにする．そこで，試料槽を設けたセンサにおいてSPPモードの励振量を増やし周波数応答を改善する．本稿では，COPを試料槽としたセンサの入出力部のコアの高さを，センシング部のコアより低くした構造を検討する．コアを低くすることで入射固有モードがよりSPPモードに結合し，試料槽を設けない場合と同等の周波数応答が得られることを見出す．引き続き，現実的な3次元構造のセンサを解析し，2次元センサと同様に，入出力部のコアを低くすることが周波数応答の改善に効果のあることを示す．さらに，3次元センサにおいて必要な試料槽の大きさを調査する．