基于金属光栅和增益介质的混合表面等离子体波导研究

发布时间：2024-12-07 00:27

　　传统的光学器件受到衍射极限的限制,无法实现光电集成。表面等离激元（Surface Plasmon Polariton,SPP）能够突破衍射极限,一直以来被研究人员认为是实现光子回路的重要途径之一。然而,表面等离子体波导的传输损耗大、模场限制能力差、抗干扰能力弱的问题依然未能解决。混合表面等离子体波导近年来被发现在亚波长尺度下具有较强的场限制能力和较低的损耗,使得它在工程技术、纳米光子学、生物医学等交叉学科受到了广泛的关注与研究。本文将金属光栅和增益介质分别应用到混合表面等离子体波导中,研究了两种不同的新型混合表面等离子体波导结构。基于有限元软件仿真分析了这两种结构的特性,得出了设计的波导结构具备低损耗、强耦合的特性。本文的主要研究内容如下:（1）介绍了混合表面等离子体波导的研究现状和应用前景,分析了表面等离激元的色散模型以及激发方式,重点阐述了仿真算法-有限元法的原理。（2）研究了一种基于金属光栅结构的混合等离子体波导。首先分析了不同几何尺寸下波导结构的基模特性,包括电场分布、传输长度、模场面积和品质因数等。接着探究了结构几何参数对波导特性的影响,得到了最优的尺寸大小:光栅厚度150 n...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1HCNPW的结构示意图

图1-1HCNPW的结构示意图[26]Fig.1-1Schematicofthehybridcouplednanowireplasmonicwaveguide[26滨工业大学肖淑敏教授等团队提出了一个基于纳米线的HSP]，该装置最下层是金属银基板，中间层是....

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（b）图1-2设计的GHPM的结构和模式分布（a）所提出的混合调制器的三维结构和横截面（b）设计的调制器在1550nm波长处的模式分布[29]Fig.1-2ThestructureandmodedistributionsofthedesignedG....

图1-3SGHPM的结构和模式分布（a）混合调制器的三维结构（b）设计的调制器在1550nm波长处的模式分布

广西师范大学硕士论文这里又设计了另一种利用MIM的等离子体调制器，如图1-3a所示。两个相同的金属纳米线对称地放置在薄硅片的两侧，单层石墨烯插入硅片的中心。由于这种结构由两个对称的GHPM组成，被称之为对称的基于石墨烯的混合等离子体调制器（symmetricalgr....

图1-4设计的光学装置示意图

设计的光学装置示意图。该装置结合了泄漏辐射显微成像和一个光纤到光应用于短传播距离波导的切回方法。两个透镜L1和L2用于在InGaAs照的图像。可以在光路中添加第三透镜L3，以将样本的傅立叶平面图像形成上[42]Schematicviewoftheoptica....

本文编号：4014496