基于表面等離子激元的納米光子器件的特性研究.pdf

1、光子集成線路具有速度高、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，極有可能成為下一代超大規(guī)模集成線路的主流。無論是傳統(tǒng)光波導(dǎo)還是光子晶體器件，由于受到光的衍射極限的限制，單個(gè)元件始終局限在光波長(zhǎng)量級(jí)，不利于超大規(guī)模的集成。因此，如何在亞波長(zhǎng)，也就是納米量級(jí)尺度下局域和操縱光能量吸引了廣泛的興趣和研究。表面等離子激元，作為一種金屬表面的電子集體激發(fā)效應(yīng)，可以支持金屬與介質(zhì)界面長(zhǎng)程傳輸?shù)谋砻娴入x子波，從而傳輸光能量，而不受衍射極限的限制。正因?yàn)楸砻娴入x子激元這種獨(dú)特的

2、性質(zhì)，其將在納米量級(jí)操縱光能量發(fā)揮重要的作用，如今已經(jīng)產(chǎn)生了表面等離子激元光學(xué)這一子學(xué)科，科學(xué)家們對(duì)此進(jìn)行了廣泛的研究，提出了各種的器件與機(jī)理。 1.在分析金屬—介質(zhì)—金屬納米通道色散關(guān)系的基礎(chǔ)上，用時(shí)域有限差分法分析了金屬—介質(zhì)—金屬納米通道鋸齒狀結(jié)構(gòu)的透射性質(zhì)以及光場(chǎng)分布，首次提出了單個(gè)的鋸齒結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)阻止表面等離子波的模式，而耦合的多鋸齒結(jié)構(gòu)則具有矩形全截止帶，并且研究了這一現(xiàn)象的物理機(jī)制。 2.提出并研究了T型

3、納米光子共振表面等離子下載器的結(jié)構(gòu)和研究了其性質(zhì)。若固定矩形諧振環(huán)的形狀而改變下載端的耦合臂長(zhǎng)，則在不同的耦合臂長(zhǎng)下，共振波長(zhǎng)基本保持一致，共振時(shí)下載端可實(shí)現(xiàn)不同的輸出比率，但耦合臂較短的時(shí)候，損耗較大。因周長(zhǎng)不變的情況下，共振波長(zhǎng)基本保持不變。在此矩形諧振環(huán)的周長(zhǎng)不變條件下，改變其形狀，即改變矩形的長(zhǎng)寬比，能實(shí)現(xiàn)比較寬范圍的能量輸出比率。當(dāng)使用其整條邊作為下載端的耦合臂時(shí)，可實(shí)現(xiàn)包括等分和下載端全輸出等的能量輸出比。此方案整體損耗較小