含正交矩形腔MIM波导电磁感应透明效应的数值研究

发布时间：2020-09-09 12:41

　　表面等离激元(Surface plasmon polaritons,SPPs)是入射光波与金属表面自由电荷集体振荡相互耦合形成的一种新的电磁模式,它可以沿着金属表面传播,也可以束缚在纳米颗粒表面。SPPs有一个最独特、最吸引人的特点:可以突破光学衍射效应!也就是说,我们可以把传统的光学器件做到纳米尺寸,而不用担心光学衍射效应的困扰。金属-电介质-金属(MIM)等离子波导结构能够传输表面等离激元,并且由于其结构简单易于制作,传输距离远,对SPPs束缚性强等特点,受到了越来越多的关注。本文通过在MIM波导结构的单侧或双侧引入正交的矩形腔结构,实现了等离子体诱导透明效应的数值模拟。仿真结果显示:含单侧T型或倒T型谐振腔MIM波导结构中,当正交矩形腔为对称的T型或倒T型结构时,会出现传输禁带,当正交矩形腔为非对称结构且谐振腔长度和宽度满足一定条件时,会在原先传输禁带处出现等离子体诱导透明现象。此时伴随着等离子体诱导透明效应出现的还有慢光效应,计算得出含T型和倒T型谐振腔的MIM波导结构的最大光时延分别为为0.086ps、0.052ps;在含双侧L型谐振腔的MIM波导结构中,由于上下谐振腔的耦合作用会在各单个L型谐振腔的透射零点之间出现等离子体诱导透明现象,且透射峰值对应的入射波长为两个透射零点的中间值,经计算发现含双侧L型谐振腔MIM波导的最大光时延可达4.35 ps,比含T型腔MIM波导结构具有更好的光时延特性。研究结果表明,含正交矩形腔MIM波导结构可以在纳米尺度上控制光的传播,为等离子纳米器件集成提供了理论参考。
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O441.3
【部分图文】：

示意图,表面等离激元,交界面,金属

使得光通信器件不能顺利实现微型化和高密度集此，纳米光子学便应运而生。一个发展十分迅速的交叉学科，它主要研究在突破光学用，在亚波长尺度的光控制、亚波长孔径的光透射增强元简介(SPPs)指的是金属和电介质分界面上传播的一种元激发(金属表面自由电子集体共振的相互耦合。SPPs 能够沿着)，使得亚波长纳米尺度的光调控得以实现。SPPs 在亚衍射极限[1-2]，并且有很长的传输距离，它的这些特点在重要应用价值[3-7]。

激发模式

图 1.2 SPPs 的两种激发模式：Otto 结构和 Kretschmann 结构[19-20]此时 SPPs 的特性已被研究发现，但它仍是一个孤立的学说。直到 1970 年 Uwr Zacharias 两位科学家进行了一次比较 Au 和 Ag 纳米颗粒的电光特性试验，并的理论来解释金属纳米颗粒的光学性质，才第一次确立了 SPPs 与金属纳米颗之间的关系[21]。1974 年，金属光学领域取得一个重要发现，Martin Fleischman察到位于粗糙的 Ag 薄膜表面附近的吡啶分子的拉曼散射增强现象[22]。虽然这未被证实，但正是这些发现为 SPPs 的蓬勃发展奠定了基础。面等离激元的研究现状着二十一世纪的到来，由于 SPPs 可以解决纳米尺度光场控制问题的重要性急究学者对表面等离激元光学(surfaceplasmon optics)逐渐从基础研究向应用研究研制成功的隧道扫描显微镜和 1984 年研制成功的近场扫描光学显微镜使得在

模式图,模式,情况,金属膜

学便成为研究人员关注的焦点。1998 年提在紧邻记录层的位置放置一个非线性光学掩膜层利用这种先进的近场结构，日本东京电气化学系统分辨率三分之一的光数据存储，super-REN。通过 super-RENS 光盘及其衍生技术、Ag 纳米学数据存储起着重要作用，这项理论成果也为持。出了一种金属膜传输的束缚光模式，其中金属膜构剖面如图 1.3 所示）。由于这种结构融合了一器件，这些无源器件包括：直波导、弯曲波导、马赫-曾德尔干涉仪[34]和布拉格光栅。通过对以实现更多高质量器件的制备。

【相似文献】