亞毫米尺度對稱金屬包覆波導(dǎo)損耗特性的研究及應(yīng)用.pdf

1、對稱金屬包覆波導(dǎo)是光通信和集成光電子學(xué)領(lǐng)域中的關(guān)鍵元件之一。以雙面金屬包覆波導(dǎo)為核心結(jié)構(gòu)的各種光電子器件已獲得了愈來愈廣泛的應(yīng)用，特別是在傳感器方面。因在光頻波段，金屬的介電常數(shù)存在虛部，通常認(rèn)為金屬作為覆蓋層會對傳輸光能量產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收，導(dǎo)致波導(dǎo)的傳輸損耗較大。故在對稱金屬包覆波導(dǎo)中導(dǎo)波光不可能傳輸毫米尺度的距離，其高的傳輸損耗極大地制約了其應(yīng)用范圍，無法實(shí)現(xiàn)小型化脈沖展寬器的設(shè)想。針對對稱金屬包覆波導(dǎo)傳輸損耗大的缺陷，本文提出了采用

2、亞毫米尺度的超厚導(dǎo)波層來抑制傳輸損耗的新方法。 本文從對稱金屬包覆波導(dǎo)的模式本征方程出發(fā)，利用貴金屬（金或銀）介電系數(shù)實(shí)部為負(fù)值，且絕對值遠(yuǎn)大于其虛部的特性，采用一階微擾理論研究了此類波導(dǎo)的損耗特性，得到了TE和TM導(dǎo)模的微擾傳播常數(shù)的解析公式。 研究表明：對稱金屬包覆波導(dǎo)的傳輸損耗與導(dǎo)波層有效厚度成反比。當(dāng)導(dǎo)波層厚度為亞毫米尺度時(shí)，導(dǎo)波光的傳輸損耗將比通常采用的微米尺度光波導(dǎo)降低約三個(gè)量級，說明導(dǎo)波光在亞毫米尺度對稱金

3、屬包覆波導(dǎo)中傳輸毫米尺度是完全可能的。微擾理論和精確的數(shù)值結(jié)果符合很好，且均表明亞毫米尺度對稱金屬包覆波導(dǎo)對光的傳輸損耗具有抑止作用。 基于上述微擾理論深入分析表明：在金，銀為包覆材料的亞毫米尺度對稱金屬包覆波導(dǎo)中，導(dǎo)波光在傳輸毫米量級距離后，傳輸損耗一般可小于3dB/mm，且光強(qiáng)衰減因子不大，光信號依然保持良好。這對實(shí)現(xiàn)小型脈沖展寬器的制備具有指導(dǎo)意義。 為了替代啁啾脈沖放大（CPA）技術(shù)中龐大的光柵對展寬器，我們還提