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Journal articles
Enhancement of electric and magnetic dipole transition of rare-earth-doped thin films tailored by high-index dielectric nanostructures
Peter Wiecha
1
Clément Majorel
1
Christian Girard
2
Arnaud Arbouet
1
Bruno Masenelli
3
Olivier Boisron
4
Aurélie Lecestre
5
Guilhem Larrieu
6
Vincent Paillard
1
Aurelien Cuche
2
1
CEMES-NeO - Nano-Optique et Nanomatériaux pour l'optique
CEMES - Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales
5
LAAS-TEAM - Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique
LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes
6
LAAS-MPN - Équipe Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique
LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes
Peter Wiecha 1
Author IdHAL : peter-wiecha arXiv : https://arxiv.org/a/pwiecha ORCID : https://orcid.org/0000-0002-4571-0116
Clément Majorel 1
Author
Christian Girard 2
Author IdHAL : christian-girard
Arnaud Arbouet 1
Author IdHAL : arnaud-arbouet ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/B-3328-2012 ORCID : https://orcid.org/0000-0002-6825-7668
Bruno Masenelli 3
Author IdHAL : bruno-masenelli ORCID : https://orcid.org/0000-0002-0254-5376
Olivier Boisron 4
Author
Aurélie Lecestre 5
Author Employer institution : Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique
Guilhem Larrieu 6
Author IdHAL : glarrieu
Vincent Paillard 1
Author IdHAL : vincentpaillard ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/A-9069-2010
Aurelien Cuche 2
Author IdHAL : aurelien-cuche
1
CEMES-NeO - Nano-Optique et Nanomatériaux pour l'optique (CEMES 29 rue Jeanne Marvig, BP 94347, F-31055 Toulouse Cedex 4 - France)
- CEMES - Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (29 Rue Jeanne Marvig - BP 94347 31055 TOULOUSE CEDEX 4
- France)
- INSA Toulouse - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (135, avenue de Rangueil - 31077 Toulouse cedex 4 - France)
- ICT-FR 2599 - Institut de Chimie de Toulouse (118 Route de Narbonne 31062 Toulouse cédex 9 - France)
- IRD - Institut de Recherche pour le Développement (Siège Le Sextant 44, bd de Dunkerque CS 90009 13572 Marseille cedex 02 - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : FR2599 (France)
- Toulouse INP - Institut National Polytechnique (Toulouse) (France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UPR8011 (France)
2
CEMES - Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (29 Rue Jeanne Marvig - BP 94347 31055 TOULOUSE CEDEX 4
- France)
- INSA Toulouse - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (135, avenue de Rangueil - 31077 Toulouse cedex 4 - France)
- ICT-FR 2599 - Institut de Chimie de Toulouse (118 Route de Narbonne 31062 Toulouse cédex 9 - France)
- IRD - Institut de Recherche pour le Développement (Siège Le Sextant 44, bd de Dunkerque CS 90009 13572 Marseille cedex 02 - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : FR2599 (France)
- Toulouse INP - Institut National Polytechnique (Toulouse) (France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UPR8011 (France)
3
INL - S&N - INL - Spectroscopies et Nanomatériaux (France)
- INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon (France)
- ECL - École Centrale de Lyon (36 avenue Guy de Collongue - 69134 Ecully cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- CPE - École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (Domaine Scientifique de la Doua Bâtiment Hubert Curien 43 Boulevard du 11 Novembre 1918 69616 Villeurbanne - France)
- INSA Lyon - Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (20 Avenue Albert Einstein,
69621 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- INSA - Institut National des Sciences Appliquées (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5270 (France)
- ECL - École Centrale de Lyon (36 avenue Guy de Collongue - 69134 Ecully cedex - France)
4
ILM - Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (UMR5306 CNRS Université Claude Bernard Lyon 1 Domaine Scientifique de La Doua Bâtiment Kastler, 10 rue Ada Byron 69622 Villeurbanne CEDEX, Franc - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5306 (France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
5
LAAS-TEAM - Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (France)
- LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (7 Av du colonel Roche 31077 TOULOUSE CEDEX 4 - France)
- UT1 - Université Toulouse 1 Capitole (2 rue du Doyen-Gabriel-Marty - 31042 Toulouse Cedex 9 - France)
- INSA Toulouse - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (135, avenue de Rangueil - 31077 Toulouse cedex 4 - France)
- UT2J - Université Toulouse - Jean Jaurès (5 allées Antonio Machado - 31058 Toulouse Cedex 9 - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UPR8001 (France)
- Toulouse INP - Institut National Polytechnique (Toulouse) (France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
6
LAAS-MPN - Équipe Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique (France)
- LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (7 Av du colonel Roche 31077 TOULOUSE CEDEX 4 - France)
- UT1 - Université Toulouse 1 Capitole (2 rue du Doyen-Gabriel-Marty - 31042 Toulouse Cedex 9 - France)
- INSA Toulouse - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (135, avenue de Rangueil - 31077 Toulouse cedex 4 - France)
- UT2J - Université Toulouse - Jean Jaurès (5 allées Antonio Machado - 31058 Toulouse Cedex 9 - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UPR8001 (France)
- Toulouse INP - Institut National Polytechnique (Toulouse) (France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
Abstract : We propose a simple experimental technique to separately map the emission from electric and magnetic dipole transitions close to single dielectric nanostructures, using a few-nanometer thin film of rare-earth-ion-doped clusters. Rare-earth ions provide electric and magnetic dipole transitions of similar magnitude. By recording the photoluminescence from the deposited layer excited by a focused laser beam, we are able to simultaneously map the electric and magnetic emission enhancement on individual nanostructures. In spite of being a diffraction-limited far-field method with a spatial resolution of a few hundred nanometers, our approach appeals by its simplicity and high signal-to-noise ratio. We demonstrate our technique at the example of single silicon nanorods and dimers, in which we find a significant separation of electric and magnetic near-field contributions. Our method paves the way towards the efficient and rapid characterization of the electric and magnetic optical response of complex photonic nanostructures.
Document type :
Journal articles
Complete list of metadatas
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02086098
Contributor : Aurelien Cuche <>
Submitted on : Wednesday, February 19, 2020 - 10:10:44 AM
Last modification on : Thursday, October 22, 2020 - 11:43:28 AM
Long-term archiving on: : Wednesday, May 20, 2020 - 1:27:02 PM
Contributor : Aurelien Cuche <>
Submitted on : Wednesday, February 19, 2020 - 10:10:44 AM
Last modification on : Thursday, October 22, 2020 - 11:43:28 AM
Long-term archiving on: : Wednesday, May 20, 2020 - 1:27:02 PM
File
1801.09690.pdf
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Identifiers
- HAL Id : hal-02086098, version 1
- ARXIV : 1801.09690
- DOI : 10.1364/AO.58.001682
Collections
LAAS-MICRO-NANO-BIO-TECHNOLOGIES | INC-CNRS | CEMES | NEO | UNIV-COTEDAZUR | INSA-GROUPE | ILM | UDL | LAAS-TEAM | LAAS-MPN | UT1-CAPITOLE | UNIV-TLSE2 | UNIV-TLSE3 | CNRS | UNIV-LYON1 | INSA-LYON | INSA-TOULOUSE | EC-LYON | LAAS | INL | IRD
Citation
Peter Wiecha, Clément Majorel, Christian Girard, Arnaud Arbouet, Bruno Masenelli, et al.. Enhancement of electric and magnetic dipole transition of rare-earth-doped thin films tailored by high-index dielectric nanostructures. Applied optics, Optical Society of America, 2019, 58 (7), pp.1682. ⟨10.1364/AO.58.001682⟩. ⟨hal-02086098⟩
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