金屬-介質(zhì)-金屬納米線表面等離子體光波導(dǎo)中電磁場模式傳輸特性研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對元器件的集成化程度和信息處理速度要求越來越高。傳統(tǒng)的電子元件在數(shù)字信息的存儲和處理速度方面越來越不能滿足人們的需求，而光子元件具有高帶寬、高速度和低損耗等優(yōu)勢，因此用光子代替電子來傳遞信息的想法得到廣泛關(guān)注。然而由于衍射極限的限制，傳統(tǒng)光學(xué)器件的尺寸在微米量級，難以實(shí)現(xiàn)光電子器件在納米尺度的高度集成。近年來大量的理論研究發(fā)現(xiàn)基于表面等離子體激元的光波導(dǎo)器件成為解決這一難題的有效途徑，它不但能克服傳統(tǒng)光學(xué)器件

2、中存在的衍射極限的限制，還可以把電磁場模式束縛在亞波長尺度，滿足了光電子器件的微型化和高密度集成化的需求。
　　本文首先分析了金屬介電常數(shù)的 Drude模型，然后介紹了表面等離子體激元及表面等離子體光波導(dǎo)的基礎(chǔ)知識，包括基礎(chǔ)理論、色散特性、特性參數(shù)和激發(fā)方式等；同時對研究表面等離子體光波導(dǎo)傳輸特性的數(shù)值計(jì)算方法做了簡單介紹。最后提出一種新型的由金屬-介質(zhì)-金屬納米線組成的表面等離子體光波導(dǎo)，并詳細(xì)研究了其傳輸特性及串?dāng)_特性。下面是

3、本文的重點(diǎn)研究內(nèi)容：
　　1、本文設(shè)計(jì)了一種新型的金屬-介質(zhì)-金屬納米線并排放置的表面等離子體光波導(dǎo)。利用COMSOL Multiphysics軟件對電磁場模式分布特性和傳輸特性進(jìn)行了分析，討論了幾何參數(shù)對其所支持的電磁場模式特性的影響。結(jié)果表明電磁場模式主要分布在金屬和介質(zhì)納米線之間的間隙之中，通過改變金屬和介質(zhì)納米線半徑的大小以及其間隙的寬度等參數(shù)可以調(diào)節(jié)電磁場模式的分布特性、傳輸長度和束縛特性。
　　2、由于制作工藝的

4、限制，在制作光波導(dǎo)的過程中難免會引起一定程度的制作誤差，為了研究所提出光波導(dǎo)對制作誤差是否有較高的兼容和適應(yīng)性，對光波導(dǎo)的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了輕微改變，重新對電磁場模式的分布特性和傳輸特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究。通過對比研究發(fā)現(xiàn)所提出的光波導(dǎo)對制作誤差有較高的兼容和適應(yīng)性，在實(shí)際應(yīng)用中有一定的應(yīng)用價值。
　　3、在高密度集成光學(xué)器件中，電磁場模式在相鄰光波中傳輸時會發(fā)生模式串?dāng)_，從而使高密度集成受到限制。因此我們又對所提出的光波導(dǎo)的模式串?dāng)_特