亞波長等離子體激元光波導(dǎo)濾波器的研究.pdf

1、隨著信息科技的高速發(fā)展，信息量需求爆炸式增長，基于傳統(tǒng)金屬互連技術(shù)的電子器件不再滿足超大容量、超高速、超長距離和高存儲密度的信息傳輸需求。而光子作為信息載體，相對電子則有頻率高，傳輸帶寬高，損耗小、成本低等諸多優(yōu)勢。具有高容量、高速度光纖通信在信息時(shí)代已經(jīng)占據(jù)了重要位置，光子器件正在逐漸取代電子器件。但是基于傳統(tǒng)光學(xué)的基本原理介質(zhì)光波導(dǎo)器件（例如高折射率差介質(zhì)波導(dǎo)和光子晶體波導(dǎo)）卻由于受衍射極限λ/n的限制，其橫向尺寸被限制在光波長的量

2、級，難以滿足高密度的集成光子回路的發(fā)展趨勢，因此迫切需要突破衍射極限的新機(jī)理和新技術(shù)。
　　 表面等離子體是金屬表面自由電子隨入射光子同頻率集體振蕩產(chǎn)生的一種表面束縛的電磁波，它是存在于金屬表面的一種非輻射局域模式，具有近場增強(qiáng)和能量局域的性質(zhì)?；诒砻娴入x子體激元的光波導(dǎo)可以突破衍射極限實(shí)現(xiàn)在亞波長尺度進(jìn)行光傳輸，被認(rèn)為是最有希望的納米集成光子器件的信息載體。
　　 本論文主要研究二維金屬-介質(zhì)-金屬（MIM）對稱波導(dǎo)

3、結(jié)構(gòu)的光傳輸特性，創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾方面：
　　 （1）首次提出了基于銀-空氣-銀結(jié)構(gòu)的亞波長量級的單齒狀波導(dǎo)濾波器，研究表明這種新穎的結(jié)構(gòu)突破了衍射極限實(shí)現(xiàn)了亞波長量級的濾波功能，而且濾波原理區(qū)別于傳統(tǒng)的布拉格（Bragg）反射器，具有通帶高透過率、結(jié)構(gòu)簡單等特性，是本文重要的創(chuàng)新點(diǎn)。
　　 （2）利用散射矩陣和干涉推導(dǎo)出單齒狀波導(dǎo)濾波器的透過率表達(dá)式，得出了濾波器設(shè)計(jì)的基本公式。
　　 （3）進(jìn)一步討論了禁帶中

4、心波長在1550 nm的多齒型波導(dǎo)濾波器并討論周期長度或占空比、周期數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)對其光傳輸特性的影響，得出了這種周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)具有截止波長性能優(yōu)良、寬禁帶、通帶高透過率的特點(diǎn)。
　　 （4）還針對單齒狀結(jié)構(gòu)波導(dǎo)濾波器的進(jìn)行擴(kuò)展討論，提出了基于齒狀結(jié)構(gòu)的十字形波導(dǎo)濾波器和介紹了單齒狀波導(dǎo)濾波器在光開關(guān)、帶通濾波器的應(yīng)用舉例。
　　 最后，對本文的研究工作進(jìn)行了總結(jié)，提出了基于表面等離子體激元的亞波長光子器件在實(shí)現(xiàn)光子集成回路