基于微纳米金属波导结构实现类电磁诱导透明效应的研究

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电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)效应是光与物质媒介互相作用过程中,电磁场与原子能级系统之间产生的一种量子干涉效应。EIT透射窗口的强色散特性在光学方面有重要的应用,包括慢光效应、非线性效应增强、光存储和超快开关等。但传统的EIT的产生需要稳定的气体激光器,大型装置和低温环境等苛刻条件,限制了EIT在微型器件中的应用。如今,EIT已经能通过表面等离子体在金属-介质-金属(Metal-Insulator-Metal,MM)结构中实现。表面等离子体波具有强局域性,突破衍射极限和长程传播等优秀特点,特别适合应用于基于微纳米金属结构的滤波器,传感器,波分复用器和光开光等器件。在MIM结构中,要实现EIT效应通常分为直接耦合和间接耦合两种方式。其核心条件是两个耦合腔要具有相近的谐振频率,间接耦合还要满足相位差匹配这一条件。当前关于表面等离子体波产生EIT效应的金属-介质-金属结构中主要有纳米圆盘,矩形腔和齿状结构等,甚少涉及到方形腔的研究,而且部分结构在EIT透射峰值与半高全宽两者在性能上不能兼顾。本文的工作和创新点如下:  1.利用FDTD(Finite-Difference Time-Domain Method)方法并结合完全匹配层边界条件,侧矩形腔滤波器、对齿状滤波器、竖矩形腔腔滤波器、双矩形腔EIT结构和双齿EIT诱导结构等的光谱特性进行仿真验证。  2.提出了方形腔-圆形齿等离子体诱导透明器件,模拟实验中使用FDTD方法并结合完全匹配层边界条件。模拟实验结果分析表明,它能够实现类EIT效应,同时具有透过率高,半高宽窄,折射率灵敏度高等优异性能,同时还能实现慢光效应,为光学电路的进一步集成提供了可能性。
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