混合AZIM的亞波長光波導(dǎo)特性研究.pdf

1、近年來，金屬—介質(zhì)—金屬（Metal-Dielectric-Metal，MDM）亞波長波導(dǎo)中光的傳播及耦合特性已經(jīng)得到了廣泛研究，用于波長選擇的光子濾波器在不同的光學領(lǐng)域表現(xiàn)出了突出的應(yīng)用價值。由于 MDM結(jié)構(gòu)中光波在橫向被局域在界面上（對應(yīng)于純虛數(shù)的波矢），其在傳播方向的有效波矢增大，對應(yīng)有效波長變得很小，因而可以通過微納米量級的微腔對其進行調(diào)控。MDM波導(dǎo)實現(xiàn)濾波功能的設(shè)計原理大致可分為兩種：第一種是基于相位相干實現(xiàn)濾波，如不同齒形

2、的側(cè)邊槽型及分叉形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；第二種則是基于近場耦合諧振腔共振特性，通過近場衰勢波耦合來實現(xiàn)濾波功能?；?MDM結(jié)構(gòu)濾過的波長更窄，具有更小的能量損耗，較易在通訊波段實現(xiàn)較好濾波效果。
　　首先，本文在表面等離子體極化波（Surface Plasmon Polaritons，SPPs）及耦合模理論的基礎(chǔ)上，分析了其波導(dǎo)傳輸特性的基本機理。編寫程序利用Matlab及有限元方法對側(cè)耦合微腔結(jié)構(gòu)的MDM亞波長波導(dǎo)的模場分布及透射譜進行了

3、數(shù)值模擬和分析。結(jié)果表明，通過改變耦合腔的尺寸、耦合距離及材料的介電常數(shù)等參數(shù)，可以實現(xiàn)對濾波特性的調(diào)控；特別是，通過共振耦合腔的共振基模及高階共振摸可實現(xiàn)多波段濾波特性。我們分析了這些因素對SPP波通過金屬結(jié)構(gòu)后透射特性的影響。通過進一步在共振耦合腔及 MDM波導(dǎo)間引入狹縫結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)大的耦合距離濾波效果；并通過變換狹縫位置，研究其對波長選擇特性的影響。
　　此外，具有奇異電磁性質(zhì)的零折射率超材料能夠?qū)崿F(xiàn)對光子相位的精確控制，