基于黄金分割原理的长程介质加载表面等离子激元波导传输特性研究

发布时间：2017-06-12 23:11

  本文关键词：基于黄金分割原理的长程介质加载表面等离子激元波导传输特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着纳米技术的飞速发展以及人们对于光电子回路器件的微型化、集成化的要求越来越高,传统的波导器件由于衍射极限的限制已经逐渐无法满足发展的需要。表面等离子激元是一种存在于金属与介质交界面上的电磁传播模式,它能够将能量约束在超出衍射极限的亚波长范围内,从而为波导突破衍射极限的限制提供了可能。因此,基于该种技术设计的表面等离子激元波导将在集成光学和器件的集成化方面有着非常广阔的应用前景。本文基于传统的长程介质加载表面等离子激元波导提出了一种基于黄金分割原理的新型长程介质加载表面等离子激元波导(LR-DLSPPW)结构,并在通信波长λ0=1.55μm情形下,运用有限元法软件COMSOL Multiphysics对这种波导的基模的归一化电场分布、模式有效折射率、归一化衰减常数、传播长度、模式宽度、品质因数(FOM)和耦合长度等传输特性参数进行了仿真分析计算。结果表明,与不具有黄金分割比的类似波导相比,基于黄金分割比的LR-DLSPPW具有相对较长的传播长度和相对较小的模式宽度;另一方面,当介质脊面积保持0.9μm2不变且介质脊高宽比值取为黄金分割比时,其品质因数会出现一个超过6.15×105的最大值。此外,当两个波导中心到中心的间隔超过3μm时,相邻波导间的串扰可被忽略。显然,这种基于黄金分割原理的新型波导结构能够很好地被应用于高密度光子集成回路的设计之中。
【关键词】：集成光学 表面等离子激元波导 有限元法 黄金分割原理 传输特性
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN252
【目录】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 引言7-13
• 1.1 研究背景7-8
• 1.2 表面等离子激元技术研究现状及其应用8-11
• 1.2.1 表面等离子激元技术研究现状8-9
• 1.2.2 表面等离子激元技术的应用9-11
• 1.3 介质加载表面等离子体特性11
• 1.4 长程介质加载表面等离子激元特性11-12
• 1.5 论文的主要创新点及研究内容12-13
• 第二章 表面等离子体基本理论13-27
• 2.1 金属的基本光学性质13-16
• 2.2 表面等离子激元的基本理论16-23
• 2.2.1 单层表面等离子激元的存在条件16-20
• 2.2.2 单层表面等离子激元的性质和色散关系20-21
• 2.2.3 多层结构的表面等离子激元的性质和色散关系21-23
• 2.3 表面等离子激元波的激发方式23-26
• 2.3.1 棱镜方式24-25
• 2.3.2 近场激发25
• 2.3.3 衍射效应方法25
• 2.3.4 采用波导的方法25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 衡量表面等离子激元波导性能优劣的几个物理量27-32
• 3.1 模式有效折射率N_(eff)和传播长度L_p27-28
• 3.2 侧向模场约束28-29
• 3.3 品质因数29-30
• 3.4 耦合长度30
• 3.5 数值计算方法30-31
• 3.6 本章小结31-32
• 第四章 基于黄金分割原理的长程介质加载表面等离子激元波导的提出与分析32-50
• 4.1 长程表面等离子激元波导32-33
• 4.1.1 长程表面等离子激元波导的提出32-33
• 4.1.2 长程表面等离子激元波导的优缺点33
• 4.2 长程介质加载表面等离子激元波导的提出33
• 4.3 基于黄金分割原理的长程表面等离子激元波导分析33-41
• 4.3.1 新型长程介质加载表面等离子激元波导33
• 4.3.2 基于黄金分割原理的长程介质加载表面等离子激元波导的提出和模场分析33-37
• 4.3.3 模式有效折射率和归一化衰减常数37-38
• 4.3.4 传播长度分析38-39
• 4.3.5 侧向模场约束分析39-40
• 4.3.6 品质因数分析40-41
• 4.4 基于黄金分割比的长程介质加载表面等离子激元波导的优化41-46
• 4.4.1 模式有效折射率和归一化衰减常数分析41-42
• 4.4.2 传播长度和侧向模场约束的分析42-43
• 4.4.3 品质因数分析43-44
• 4.4.4 评价波导性能的几个参数之间关系的分析44-46
• 4.5 耦合长度分析46-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 结论与展望50-52
• 5.1 研究结论50-51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-55
• 在学期间的研究成果55-56
• 致谢56

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄志洵;波导截止现象的量子类比[J];电子科学学刊;1985年03期

2 戴道锌,殷源,潘德荣,何赛灵,田毅;弯曲波导之间的耦合分析[J];光子学报;2002年11期

3 武继江,石邦任,孔梅;锥形过渡波导的光束传播法分析[J];半导体光电;2005年05期

4 曾夏辉;范滇元;;锥形空心银波导的聚焦特性[J];物理学报;2010年09期

5 陈燕;汤渭霖;范军;范威;;基于射线跟踪技术的浅海波导中目标回声计算[J];声学学报;2013年01期

6 丘治;;柔性波导可望高效传输红外光[J];激光与光电子学进展;1986年01期

7 姚中兴;;平行板波导传输、反射及截止频率特性的实验[J];物理实验;1989年01期

8 庞拂飞;韩秀友;蔡海文;方祖捷;;低损耗有机无机混合溶胶凝胶波导的实验研究[J];光子学报;2006年04期

9 周平,陈国兵;非均匀介质填充波导传输特性的边缘元法分析[J];四川师范大学学报(自然科学版);1999年01期

10 唐雄贵;廖进昆;李和平;陆荣国;刘永智;;新型非对称Y分支波导设计与分析[J];光学学报;2009年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 甄蜀春;邓发升;;波导传输模式的机助分析[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年

2 胡红;黄斌科;蒋延生;;频域有限差分法分析粗糙有耗L形波导的传输特性[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2009年

3 曹斌照;许福永;;一种新的分析任意波导的傅立叶展开法[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年

4 曹斌照;许福永;;一种分析任意截面波导新方法的计算精度改进[A];2005'全国微波毫米波会议论文集（第一册）[C];2006年

5 张丹;刘克;程传辉;张希珍;张海明;潘裕斌;张大明;;铒镱共掺磷酸盐波导中的上转换现象[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

6 李娜;段宝岩;;多尺度粗糙度对波导传输性能的影响[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年

7 严君美;王建;;波导裂缝阵设计中矩量法的改进[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年

8 朱海帆;;宽带波导-微带过渡设计[A];2007年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2007年

9 梁铁柱;黄文华;田唯仁;黄惠军;李佳伟;王康懿;张庆元;;高功率容量波束波导设计与模拟研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2011年

10 马萌萌;窦文斌;;Ka全频段同轴/波导转接器的设计[A];2009年全国天线年会论文集（下）[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 唐东林;三分量光弹波导光电集成加速度地震检波理论与实验研究[D];天津大学;2006年

2 肖司淼;基于狭缝波导的光器件研究[D];浙江大学;2010年

3 汪玉海;条形波导放大器和微环谐振放大器的基础研究[D];吉林大学;2009年

4 青滔;波束波导电磁传输和辐射理论建模与高效算法研究[D];电子科技大学;2012年

5 王昭路;硅基微纳波导中的非线性光学效应及应用[D];中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）;2014年

6 吴建伟;SOI波导中的超快非线性光学及应用[D];华中科技大学;2008年

7 陈国强;狭缝波导的偏振转换特性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

8 喻平;硅基周期波导微腔集成光器件的研究[D];浙江大学;2013年

9 张冲;漏泄波导与漏波天线辐射特性研究[D];北京交通大学;2015年

10 许雄;正弦波导及其应用的研究[D];电子科技大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 宋卿;新型混合介质加载长程表面等离子激元波异传输特性研究[D];兰州大学;2015年

2 严强;用于硅基狭缝波导的高耦合效率模式转换器设计[D];浙江大学;2015年

3 李广忠;一种双向辐射的波导缝隙天线[D];电子科技大学;2012年

4 宋乃涛;多模波导的传输和辐射理论建模与数值分析[D];电子科技大学;2015年

5 丁金义;宽带波导功分网络研究[D];电子科技大学;2014年

6 陈驰;太赫兹低损耗波导传输系统研究[D];电子科技大学;2015年

7 冯茂秘;波导双工器的设计研究[D];西安电子科技大学;2014年

8 刘婧;新型太赫兹反谐振聚合物波导研究[D];首都师范大学;2014年

9 邵晓珍;基于黄金分割原理的长程介质加载表面等离子激元波导传输特性研究[D];兰州大学;2016年

10 王琼;双层半圆介质加载表面等离子激元波导传输特性研究[D];兰州大学;2016年

  本文关键词：基于黄金分割原理的长程介质加载表面等离子激元波导传输特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：445179