基于表面等离子体效应的聚合物光波导器件研究
发布时间：2021-11-14 15:33
表面等离子体激元（Surface plasmon polaritons,SPP）,是电磁波与金属表面集体震荡的自由电子发生耦合形成的二维束缚波,沿着金属-介质界面传输,场强在垂直于界面方向的两侧物质中指数衰减。其特点是具有更短的有效波长,场分布空间局域性,可突破衍射极限限制,并对金属结构形状、介质材料属性、入射光偏振态等十分敏感,在亚波长光学、超高密度光存储、超分辨显微成像、微纳传感探测以及新能源等领域具有重要的应用潜力。对于被同种绝缘介质包被的金属,当金属的厚度很小（几十纳米）,金属-介质上下两个界面的表面等离子波会相互耦合,振荡得到加强,能够传播较长的距离,这种结构叫做长程表面等离子体（Long range surface plasmon polaritons,LRSPP）波导。与单个金属-介质界面的SPP波相比,LRSPP波的传输损耗较小,模场尺寸较大,易与单模光纤耦合,可同时传输电信号和光信号,可应用于光通信、数据传输、生化传感等领域。本文主要研究基于表面等离子体效应的聚合物光波导器件,包括长程表面等离子体光波导片上光信号处理器件、基于等离子体增强效应的波导模间干涉位移传感器、...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
金属-介质界面的SPP波[38]
1 1 2……………………面束缚条件，得到 Re(k1) > 0，Re(k2) > 0。那么 A1=0，进而得到属-介质界面上只支持 TM 模式的 SPP 波，不存在 TE 模式的基于表面等离子体色散方程计算的金-介质界面上表面等离的参数如下：ε = 9.1，ωp= 1.12×1016rad/s，γ = 2.11×1014s，SPP 色散曲线位于光波色散曲线的右侧。对于相同的光频应介质中光波波矢。当光波频率增加时，两者之间的差值也满足波矢匹配条件，需要借助棱镜等辅助结构来激发 SPP 波，表面等离子体主要具有如下的基本性质：只存在于介电常料的界面上；具有很强的局域场增强效应；沿着金属-介质存在损耗，传播距离有限；场强沿垂直于界面的方向在两侧的光频率，SPP 波矢比光波波矢大；SPP 只支持 TM 模式的形状、介质材料属性、入射光偏振态等十分敏感。
（a）Kretschmann结构；（b）Otto结构激发SPPs
【参考文献】：
期刊论文
[1]On-chip polarization splitter based on a multimode plasmonic waveguide[J]. FENGYUAN GAN,CHENGWEI SUN,HONGYUN LI,QIHUANG GONG,JIANJUN CHEN. Photonics Research. 2018(01)
[2]直接熔融塌陷光子晶体光纤马赫-曾德尔干涉仪的折射率传感特性[J]. 毕卫红,申远,刘强,付广伟,付兴虎,纪玉申. 中国激光. 2014(05)
[3]用于纳米光刻的超分辨缩小成像平板超透镜研究[J]. 李恒一,王长涛,罗先刚. 光电工程. 2011(05)
[4]基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器[J]. 林巧,陈柳华,李书,吴兴坤. 光子学报. 2011(02)
[5]集成波导型表面等离子体共振传感芯片及其理论分析[J]. 吴斌,王庆康. 量子电子学报. 2008(01)
[6]波导型表面等离子体共振传感器传感特性计算[J]. 吴斌,王庆康. 微纳电子技术. 2007(12)
[7]基于迈克耳逊干涉仪的空间调制型干涉成像光谱仪[J]. 唐义,倪国强,廖宁放,张丽君,崔德琪. 光学技术. 2007(03)
[8]基于光纤Sagnac干涉仪的旋转角度测量系统[J]. 周星炜,王占斌,袁一方,穆平安,陈林. 传感器技术. 2005(09)
[9]Sagnac干涉仪与光纤环形激光器[J]. 潘炜,张晓霞,罗斌,吕鸿昌,陈建国. 大学物理. 2000(09)
博士论文
[1]基于表面等离子体波导的光学器件的研究与应用[D]. 崔鲁娜.北京邮电大学 2017
[2]基于光纤马赫—增德尔干涉仪的滤波器及其传感特性研究[D]. 刘志波.北京交通大学 2015
硕士论文
[1]基于表面等离子体金属波导的长周期光栅滤波器[D]. 牟东.电子科技大学 2016
本文编号：3494894
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
金属-介质界面的SPP波[38]
1 1 2……………………面束缚条件，得到 Re(k1) > 0，Re(k2) > 0。那么 A1=0，进而得到属-介质界面上只支持 TM 模式的 SPP 波，不存在 TE 模式的基于表面等离子体色散方程计算的金-介质界面上表面等离的参数如下：ε = 9.1，ωp= 1.12×1016rad/s，γ = 2.11×1014s，SPP 色散曲线位于光波色散曲线的右侧。对于相同的光频应介质中光波波矢。当光波频率增加时，两者之间的差值也满足波矢匹配条件，需要借助棱镜等辅助结构来激发 SPP 波，表面等离子体主要具有如下的基本性质：只存在于介电常料的界面上；具有很强的局域场增强效应；沿着金属-介质存在损耗，传播距离有限；场强沿垂直于界面的方向在两侧的光频率，SPP 波矢比光波波矢大；SPP 只支持 TM 模式的形状、介质材料属性、入射光偏振态等十分敏感。
（a）Kretschmann结构；（b）Otto结构激发SPPs
【参考文献】：
期刊论文
[1]On-chip polarization splitter based on a multimode plasmonic waveguide[J]. FENGYUAN GAN,CHENGWEI SUN,HONGYUN LI,QIHUANG GONG,JIANJUN CHEN. Photonics Research. 2018(01)
[2]直接熔融塌陷光子晶体光纤马赫-曾德尔干涉仪的折射率传感特性[J]. 毕卫红,申远,刘强,付广伟,付兴虎,纪玉申. 中国激光. 2014(05)
[3]用于纳米光刻的超分辨缩小成像平板超透镜研究[J]. 李恒一,王长涛,罗先刚. 光电工程. 2011(05)
[4]基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器[J]. 林巧,陈柳华,李书,吴兴坤. 光子学报. 2011(02)
[5]集成波导型表面等离子体共振传感芯片及其理论分析[J]. 吴斌,王庆康. 量子电子学报. 2008(01)
[6]波导型表面等离子体共振传感器传感特性计算[J]. 吴斌,王庆康. 微纳电子技术. 2007(12)
[7]基于迈克耳逊干涉仪的空间调制型干涉成像光谱仪[J]. 唐义,倪国强,廖宁放,张丽君,崔德琪. 光学技术. 2007(03)
[8]基于光纤Sagnac干涉仪的旋转角度测量系统[J]. 周星炜,王占斌,袁一方,穆平安,陈林. 传感器技术. 2005(09)
[9]Sagnac干涉仪与光纤环形激光器[J]. 潘炜,张晓霞,罗斌,吕鸿昌,陈建国. 大学物理. 2000(09)
博士论文
[1]基于表面等离子体波导的光学器件的研究与应用[D]. 崔鲁娜.北京邮电大学 2017
[2]基于光纤马赫—增德尔干涉仪的滤波器及其传感特性研究[D]. 刘志波.北京交通大学 2015
硕士论文
[1]基于表面等离子体金属波导的长周期光栅滤波器[D]. 牟东.电子科技大学 2016
本文编号：3494894
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