纳米表面等离子激元波长功能光波导研究

• 作 者: 陶金
• 机 构: 华南师范大学
• 出 处: 华南师范大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 纳米集成 表面等离子激元 时域有限差分法 光波导 MDM对称结构 亚波长器件

受衍射极限的影响,光波导及其器件的横向尺寸仍然被限制在波长量级。随着微细加工技术和集成光学的不断发展,光学元器件的不断小型化已经接近光的衍射极限。如何获得突破衍射极限的各种亚波长光子器件,是实现纳米全光集成的基础,也是目前纳米光学领域的一大研究热点。　　
表面等离子激元是金属表面自由电子随入射光子同频率集体振荡产生的一种表面束缚的电磁波,它是存在于金属表面的一种非辐射局域模式,具有近场增强和能量局域的性质。基于表面等离子激元的光波导可以突破衍射极限实现在亚波长尺度进行光传输,被认为是最有希望的纳米集成光子器件的信息载体。　　
本论文主要研究基于二维金属-介质-金属(MDM)对称结构波导的亚波长器件,创新点包括以下几个方面:　　
1)首次提出了基于银-介质-银结构的亚波长多齿状不对称结构,该结构能够实现一个窄通带的滤波功能,并对其滤波特性进行了分析。　　
2)提出了双边齿状波导滤波器,研究表明这种双边齿结构能够突破亚波长量级的双波长滤波功能。并且拓展到双边齿错开结构,该结构能实现较宽光子禁带的滤波功能。　　
3)提出了纳米管结构的窄带阻波滤波器,对其滤波特性、制作缺陷等进行了讨论。　　
4)首次提出了基于纳米共振腔结构的波分复用结构,能实现任意波段的宽带波长解复用功能。　　
5)提出了基于多齿状结构的亚波长光可调光衰减器和全光开关,利用泵浦光调控材料的吸收系数从而实现对表面等离子波信号的主动控制。具有结构紧凑,功耗低等优点。