基于Tamm等離激元的光子器件設計與分析.pdf

1、全光集成是光子學領域的重要發(fā)展方向，其中的關鍵之一是高性能光子器件的實現(xiàn)?；诠鈱WTamm等離激元（OTP）的光子器件具有光局域增強效果明顯、響應快、集成度高等獨到優(yōu)勢，在光開關、極化激元激光器、邏輯控制、非線性及吸收效應增強等方面的研究日益受到學術界的關注。
　　本文利用OTP的光局域增強效應設計周期性波導結構，分別提出了高性能的折射率傳感器和強耦合微腔光觸發(fā)器的設計方案。具體研究內容和結論包括：
　　首先，基于OTP設計

2、的折射率傳感器包括一個高折射率對比的分布式布拉格反射鏡（DBR）和金屬層，其中DBR結構由空氣層和介質層交替形成。這種結構不僅可以用較少的層數(shù)形成 OTP，而且空氣層將結構與外界環(huán)境相連接，增強了傳感的靈敏度。其中，OTP的形成對應于反射譜中的反射dip，dip波長及反射率隨外界環(huán)境折射率的變化而變化，通過結合波長解調和強度解調的方式，在保證傳感靈敏度要求的前提下增大了傳感范圍。另外，傳感器結構中金屬的厚度、入射光的入射角度以及偏振態(tài)均

3、對傳感器的靈敏度有影響，可以作為額外的控制因素。
　　其次，通過在金屬-DBR結構中添加量子阱，探討了強耦合機制下 OTP和腔激子之間的相互作用以及伴隨的Rabi分裂現(xiàn)象，闡明了新型微腔極化激元（MP）——Tamm等離子體極化激元（TPP）的產(chǎn)生。此外，還考慮了在 DBR另一側添加金屬薄膜的情況，此時產(chǎn)生的兩個OTP均能夠與腔激子發(fā)生耦合，根據(jù)失諧量的大小決定Rabi分裂的位置以及TPP的能量。
　　最后，基于微腔強耦合機制