亚波长金属波导中的表面等离子体特性和调控的研究

发布时间：2021-07-28 07:22

　　近些年，随着纳米光子学的兴起，光与亚波长器件的相互作用引起了人们极大的研究兴趣，产生了许多新颖的光学现象，如超分辨成像，隐身斗篷，负折射率超材料等。目前，光子晶体和表面等离子体被认为是最有可能实现微纳光子器件的两种重要手段。其中表面等离子体的特性可以通过改变亚波长金属的表面结构调控，其与光的相互作用也会随之变化。表面等离子体为发展新型光子器件、宽带光通讯系统、超灵敏光学传感器以及微小光子回路等提供了可能。本论文正是在这一背景下，基于亚波长金属波导，研究了其中的表面等离子体特性并设计了具有各种功能的新型微纳光子器件。本论文的研究内容主要包括如下几个方面：1.利用有限时域差分法，研究了亚波长金属波导腔耦合系统的滤波特性。在金属介质金属波导中引入纳米盘型谐振腔，实现了纳米滤波器。其滤波特性可通过改变谐振腔的半径、腔内材料的折射率以及谐振腔与波导之间的耦合距离来调控。基于该滤波器，通过在金属介质金属波导中级联多个纳米盘型谐振腔，同时合理调节各谐振腔的结构参数，实现了多通道的可调谐波分解复用器。通过结构的设计和优化，提高了波分解复用器各通道的透过率。提出了一种T型波导耦合纳米盘型谐振腔的结构，实... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)陕西省

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

基于金属介质金属波导腔耦合系统的带通滤波器：(a)结构示意图；(b)([112])

n，下面我们将分别研究这三个参数对其滤波特性的影响。图3.3 (a)纳米盘型谐振腔的半径对透射谱的影响；(b)纳米盘型谐振腔的半径与共振波长的关系。(引自文献[112])(a) (b)

从图中还可发现，当纳米盘型谐振腔的半径增大时，由于谐振腔的损耗增大，对应的峰值透射率会逐渐减小。图3.4 (a)纳米盘型谐振腔内介质材料折射率对透射谱的影响；(b)纳米盘型谐振腔内材料折射率与共振波长的关系。(引自文献[112])如图3.4(a)所示为当谐振腔内材料折射率变化时对应的透射谱，在计算中谐振腔半径设置为r=300 nm。由计算结果可以看出，随着谐振腔内材料折射率的增加，对应的透过峰值也会发生红移。并且透过峰值对应的共振波长与折射率呈线性关系，因此可以通过改变谐振腔内材料的折射率来控制该滤波器的共振波长。图3.5 (a)耦合距离对透射谱的影响；(b)耦合距离与共振波长的关系。(引自文献[112])(a) (b)(a)(b)

【参考文献】：
期刊论文
[1]Metal-dielectric-metal plasmonic waveguide devices for manipulating light at the nanoscale[J]. Georgios Veronis,Sükrü Ekin Kocabas,David A.B.Miller,MarkL.Brongersma,Shanhui Fan.  Chinese Optics Letters. 2009(04)



本文编号：3307495