基于方形腔耦合金属波导结构的全光等离子体开关

发布时间：2024-04-07 04:56

　　提出了一种新型的方形腔耦合金属波导结构,该结构由两个相互平行的矩形金属波导和一个内嵌可连通的方形谐振腔构成。利用方形谐振腔局域表面等离子体实现带阻滤波特性,并通过多路复用实现双端口全光等离子体开关。采用时域有限差分方法(FDTD)研究了方形腔的边长、折射率和谐振距离对强透射特性的影响。结果表明,基于方形腔耦合金属波导结构的光开关在工作中具有较好的阻带特性和透射特性,其最大透射率可达92%,最小阻带透射率达0.2%,工作波长范围为607～785nm。

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【部分图文】：

图3两种波导结构在不同共振波长下的电场密度分布

图2两种波导结构的透射光谱图为了对方形腔耦合金属波导结构的强透射现象进行更深入的研究，本文对可能影响波导结构工作时的Tdeep和λdeep的因素S（方形腔边长）、d（耦合波导长度）、n（方形腔折射率）进行了研究和探讨。首先讨论结构中方形谐振腔的边长对滤波性能的影响。令W=100....

图4方形腔耦合金属波导结构在不同边长下的透射光谱及共振谷波长

为了对方形腔耦合金属波导结构的强透射现象进行更深入的研究，本文对可能影响波导结构工作时的Tdeep和λdeep的因素S（方形腔边长）、d（耦合波导长度）、n（方形腔折射率）进行了研究和探讨。首先讨论结构中方形谐振腔的边长对滤波性能的影响。令W=100nm,d=150nm,n=1，....

图1方形腔耦合金属波导结构

式中，ε∞=3.7，ωp=9.1eV，γ=0.018eV，ε∞是ω趋于无穷大时金属的相对介电常数，ωp是等离子振荡频率，γ是金属中自由电子的碰撞衰减频率，ω是入射光的角频率。2结果与讨论

图2两种波导结构的透射光谱图

式中，λ为MIM波导的共振波长，FWHM为谐振半峰全宽。这两种结构在透射光谱中都出现了单共振波谷，Tdeep和λdeep分别为共振波谷的透射率和波长。方形腔边长S=100nm，波导宽度W=100nm，耦合波导长度d=150nm。从图中可以看出，方形腔耦合金属波导结构的共振波长λd....

本文编号：3947710