Proposal for Dyakonov surface wave excitation using fiber optics

Abstract

The study of the interaction of light with matter has very important connotations in sensing applications, one of them being the surface waves generated for the propagation of light at the interface of two materials. Recent research has uncovered possibilities for detecting surface waves. A successful research on this topic is the surface plasmon polariton method, which is widely used for sensing purposes. Dyakonov surface wave (DSW) is a new possibility to extend sensing possibilities using dielectric materials. DSW is a phenomenon that depends on both the refractive indices of the interface materials and the surrounding medium, changing its propagation properties, or it is not excited when the propagation angle with respect to the optical axis of the anisotropic material is greater than the maximum angle of the angular existence domain. This sensitive behavior of DSWs opens the door to new alternatives to improve the technological application of surface waves in sensing and scientific research. For this reason, a theoretical and numerical study of optical waveguides involving Dyakonov surface waves at the anisotropic-isotropic interface is presented in this M.Sc. Thesis. The study focuses on DSW in planar waveguides and geometrically modified D-shaped optical fibers, covering a large number of possibilities on the excitation of this type of surface waves and how these waves can be implemented to detect small variations in the refractive index of the surrounding medium. (Tomado de la fuente)

El estudio de la interacción de la luz con la materia tiene connotaciones muy importantes en las aplicaciones de sensado, siendo una de ellas las ondas superficiales generadas para la propagación de la luz en la interfaz de dos materiales. Investigaciones recientes han descubierto posibilidades para detectar ondas superficiales. Una investigación exitosa sobre este tema es el método del polariton del plasmón superficial, que es ampliamente utilizado con fines de sensado. La onda superficial de Dyakonov (DSW) es una nueva posibilidad para ampliar las posibilidades de sensado utilizando materiales dieléctricos. DSW es un fenómeno que depende tanto de los índices de refracción de los materiales de la interfaz como del medio circundante, cambiando sus propiedades de propagación, o no se excita cuando el ángulo de propagación con respecto al eje óptico del material anisotrópico es mayor que el ángulo máximo del dominio de existencia angular. Este comportamiento sensible de las ondas DSW abre la puerta a nuevas alternativas para mejorar la aplicación tecnológica de las ondas superficiales en la detección y la investigación científica. Por esta razón, un estudio teórico y numérico de guías de ondas ópticas que involucran ondas de superficie de Dyakonov en la interfaz anisotrópica-isotrópica se presenta en esta tesis M.Sc. El estudio se centra en DSW en guías de onda planas y fibras ópticas en forma de D modificadas geométricamente, cubriendo un gran número de posibilidades en la excitación de este tipo de ondas de superficie y cómo estas ondas se pueden implementar para detectar pequeñas variaciones en el índice de refracción del medio circundante.