基于表面等離子體激元的諧振腔傳輸特性研究.pdf

1、現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得元器件的高速化、微型化和高度集成化成為必然的趨勢(shì)。光子互連器件在海量數(shù)據(jù)的高速傳輸方面有著電子器件無法相比的優(yōu)勢(shì)。但由于受到衍射極限的限制，傳統(tǒng)光子器件不能與電子器件實(shí)現(xiàn)有效地集成。隨著微納加工技術(shù)和集成光學(xué)的發(fā)展，研究者們不斷探索如何突破衍射極限，在納米尺度上實(shí)現(xiàn)光的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制等，以獲得更快速、高效的光子器件，為實(shí)現(xiàn)電子與光子元件的芯片集成，乃至納米全光回路奠定基礎(chǔ)。表面等離子體激元（surface

2、plasmon polaritons, SPPs）以其特殊的光學(xué)性質(zhì)，成為納米光子學(xué)中的一大研究熱點(diǎn)。SPPs是一種局域在金屬/介質(zhì)界面的電磁波，在垂直于界面方向，光場(chǎng)能量呈指數(shù)衰減。這種電磁模式實(shí)質(zhì)上是金屬表面自由電子與光場(chǎng)耦合產(chǎn)生的自激振蕩，具有很強(qiáng)的表面束縛性，可以突破衍射極限，因此SPPs器件可以縮小到納米量級(jí)，實(shí)現(xiàn)向亞波長(zhǎng)尺度的跨越。在傳統(tǒng)硅基集成回路中，光學(xué)諧振腔是一種應(yīng)用極為廣泛的單元，SPPs微腔將SPPs和微腔的共振特

3、性結(jié)合起來，可以同時(shí)突破衍射極限以及實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)能量的增強(qiáng)，受到了越來越多的關(guān)注。
　　本文研究了基于MDM狹縫波導(dǎo)的SPPs諧振腔傳輸特性，通過有限元方法（FEM）模擬波導(dǎo)諧振腔的透射、反射光譜，以及對(duì)應(yīng)的電磁場(chǎng)分布。探究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于諧振腔傳輸特性的影響，以優(yōu)化器件尺寸?？紤]到表面波的傳輸距離受金屬損耗的影響，引入了增益介質(zhì)對(duì)模式的傳輸損耗進(jìn)行補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)近紅外波段的低損耗甚至無損耗表面波傳輸，提高SPPs諧振腔的傳輸特性。研究了