楔型表面等離子體波導(dǎo)傳輸性能研究.pdf

1、近幾十年來(lái),電子技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快,現(xiàn)代微電子學(xué)正快速接近其在速度與信息處理效率等方面的極限。這時(shí),具有帶寬大,速度快等特點(diǎn)的光子電路進(jìn)入了人們的視野,成為計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理與存儲(chǔ)和傳感等領(lǐng)域極具研究?jī)r(jià)值的方向。但是由于衍射極限的存在,光子電路無(wú)法做到像電子電路那樣小的尺寸。這時(shí),表面等離子體因其具有能突破衍射極限的特性,給人們帶來(lái)了光子器件微型化、集成化的曙光,成為人們研究的熱點(diǎn)。
　　本文首先研究了一種雙楔型表面等離子體波導(dǎo)

2、,該波導(dǎo)由兩個(gè)楔型表面等離子體波導(dǎo)上下對(duì)稱放置,中間間隔一段距離而形成。論文應(yīng)用有限元法對(duì)雙楔型表面等離子體波導(dǎo)的模場(chǎng)分布、有效系數(shù)、傳播距離、有效模式面積和品質(zhì)因數(shù)與波導(dǎo)的幾何參數(shù)和形狀之間的依賴關(guān)系做了分析,結(jié)果表明:雙楔型表面等離子體波導(dǎo)的基模的模場(chǎng)主要分布在尖端附近及兩個(gè)尖端之間的區(qū)域,同時(shí),通過(guò)調(diào)整波導(dǎo)的幾何參數(shù),可以調(diào)節(jié)有效系數(shù)、傳播距離、有效模式面積和品質(zhì)因數(shù)。在通信波長(zhǎng)下,有效系數(shù)隨頂角和間隔的增加而呈減小的趨勢(shì),傳播距

3、離和有效模式面積隨頂角和間隔的增加而呈增加的趨勢(shì)。接下來(lái),討論了這種雙楔型表面等離子體波導(dǎo)在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　接著,本文提出了一種帶介質(zhì)層的楔型表面等離子體波導(dǎo),并對(duì)帶介質(zhì)層的楔型表面等離子體波導(dǎo)在1.55um通信波長(zhǎng)下的傳輸性能進(jìn)行了研究,應(yīng)用有限元法對(duì)帶介質(zhì)層的楔型表面等離子體波導(dǎo)的模場(chǎng)分布、有效系數(shù)、傳播距離、有效模式面積和品質(zhì)因數(shù)與波導(dǎo)的幾何參數(shù)和形狀之間的依賴關(guān)系做了分析,結(jié)果表明:帶介質(zhì)層的楔型表面等離子體波導(dǎo)的

4、基模的模場(chǎng)主要分布在尖端附近的區(qū)域,同時(shí),通過(guò)調(diào)整波導(dǎo)的幾何參數(shù),可以調(diào)節(jié)有效系數(shù)、傳播距離、有效模式面積和品質(zhì)因數(shù)。在通信波長(zhǎng)下,有效系數(shù)隨頂角的增加而呈減小的趨勢(shì),傳播距離和有效模式面積隨頂角的增加而呈增加的趨勢(shì);有效系數(shù)隨介質(zhì)層厚度的增加而呈增加的趨勢(shì),傳播距離和有效模式面積隨介質(zhì)層厚度的增加而變化;有效系數(shù)和有效模式面積隨介質(zhì)層寬度的增加而減小,傳播距離和品質(zhì)因數(shù)隨介質(zhì)層寬度的增加而增加。當(dāng)介質(zhì)層厚5nm,寬為0-20nm且楔形