基于表面等离子体金属波导的长周期光栅滤波器

发布时间：2017-08-12 14:37

  本文关键词：基于表面等离子体金属波导的长周期光栅滤波器

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【摘要】：表面等离子体在近年来受到了很多研究者的青睐,其众多新颖的效应和应用被广泛研究。在亚波长光学、光源、近场光学、表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman Scattering, SERS)、数据存储、太阳能电池、生化传感等领域都有着良好的应用前景。特别是表面等离子体波导,集合了光、金属、介质、电等重要元素,更因为其亚波长结构的微型化优势,成为下一代集成电路板一一光电集成线路板领域的核心研究内容,相应的关于表面等离子体波导的各类配套器件,如耦合器、调制器、光源、滤波器、开关元件等各类表面等离子体光学元件同样需要更多的研究。正因为各类基于表面等离子体金属波导的器件有研究必要,而且这类器件很多的应用场景都是结合了光和电两个基本元素,包括表面等离子波产生机理本身,表面等离子波是场和金属表面电子疏密波的耦合,所以本文在一种新型介质加载表面等离子体金属波导上制作长周期光栅,验证了这种结构用于滤波器的可能性,同时又通过长周期光栅的中心波长的环境敏感性试图来表征电流或者电场对表面等离子波的影响,从而更深入了解表面等离子波对于电场、电流的特性,反过来也指导了以后设计包含电元素的表面等离子体波导结构。本文主要工作：1.设计出低折射率层介质加载缺口型表面等离子体金属波导,属于首创,设计的结构损耗接近于典型的金属条结构,模场束缚能力也类似,但是制作工艺相对简单,方便加入电极结构。2.分析了上述新型结构的损耗随低折射率层缺口宽度起伏变化这一现象。3.设计了位于上述类型上包层表面的长周期光栅,使得波导支持的长程表面等离子模和包层模发生耦合,能量转换,以此实现滤波功能。4.完成了上述理论工作的实物制作,并在实物片子上加入通电电极。5.测试讨论了上述新型结构的损耗特性,测试观察了光栅的滤波效果和温飘效果,最后通过电极结构,通电后观察分析了电场和电流对于表面等离子波的影响。
【关键词】：表面等离子体 介质加载波导 长周期光栅 滤波器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 表面等离子体和金属波导10-13
• 1.2.1 表面等离子体激元的应用10-12
• 1.2.2 表面等离子体金属波导12-13
• 1.3 长周期波导光栅13-14
• 1.4 本论文的研究意义和内容安排14-15
• 第二章 表面等离子体金属波导和长周期波导光栅的原理15-29
• 2.1 表面等离子体金属波导15-25
• 2.1.1 表面等离子体起源15
• 2.1.2 表面等离子体特性15-25
• 2.2 长周期波导光栅25-28
• 2.3 电流和对表面等离子波的作用28-29
• 第三章 器件设计29-51
• 3.1. 设计目的29
• 3.2. 仿真模拟和理想结构的确定29-46
• 3.2.1 结构沿革30-32
• 3.2.2 缺口型介质加载波导32-46
• 3.3 长周期光栅46-49
• 3.4 掩膜版设计49-51
• 第四章 器件制作51-59
• 4.1 实验流程、工艺51-54
• 4.1.1 波导成型51-53
• 4.1.2 光栅制作53-54
• 4.2 结构形态和参数控制54-59
• 4.2.1 银膜厚度控制与镀膜质量54-56
• 4.2.2 波导的形态56-57
• 4.2.3 光栅形态与深度57
• 4.2.4 材料折射率57-59
• 第五章 测试、结果分析59-73
• 5.1 实验测试平台和测试项目59
• 5.2 LRSPP的激发和偏振测试59-63
• 5.3 直波导的损耗测试63-65
• 5.4 光栅效果和温度特性65-69
• 5.5 Ag膜通入电流后对直波导和光栅的效果69-73
• 第六章 结论与展望73-75
• 6.1 论文总结73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-80
• 攻硕期间取得的研究成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王振林;;表面等离激元研究新进展[J];物理学进展;2009年03期

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本文编号：662121