蝴蝶形中空表面等離子體光波導(dǎo)的傳輸特性.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，信息呈海量增長，現(xiàn)代通信系統(tǒng)中需要處理的數(shù)據(jù)愈來愈多。這種形勢迫切需要信息處理的速度必須不斷地提高，但是提高的速度逐漸地開始受到現(xiàn)有的電子學(xué)和光子學(xué)技術(shù)的限制。對于尺寸在納米量級的電子線路來說，由于RC振蕩回路中存在著時間延遲，其傳輸速度很難進一步提高;對于傳輸速度很高的具有很大信息容量的光學(xué)回路來說，電介質(zhì)受到衍射極限的影響，其尺度范圍局限在了微米量級上。近年來，人們發(fā)現(xiàn)在金屬和電介質(zhì)分界面上激發(fā)的一種電磁模式可以突破

2、衍射極限。這種電磁模式是光場與金屬中的電子相耦合形成的集體振蕩，它的特征長度都比在介質(zhì)中的特征長度要小，從而實現(xiàn)了亞波長約束，被稱為“表面等離子體激元(Surface Plasmon Polariton)”。由于既融合了電子技術(shù)的緊湊性，同時又具有光網(wǎng)絡(luò)的巨大帶寬，表面等離子體回路(Surface Plasmonic Circuits)已經(jīng)開始受到廣泛的關(guān)注。
　　本論文首先對表面等離子體學(xué)、表面等離子體激元和表面等離子體光波導(dǎo)的

3、研究狀況進行了綜述，并且簡單介紹了頻域有限差分法。接著對蝴蝶形中空表面等離子體光波導(dǎo)的傳輸特性進行了深入分析，然后與兩種不同結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)的傳輸特性做了詳細的比較，最后討論了增益介質(zhì)對該波導(dǎo)傳輸特性的影響。
　　本文的主要內(nèi)容:
　　(1)設(shè)計了一種蝴蝶形中空表面等離子體光波導(dǎo)，并對其傳輸特性進行了研究。即分析了這種波導(dǎo)所支持的基模沿縱向的能流密度分布、有效折射率、傳播長度和模式面積隨幾何參數(shù)和工作波長的變化關(guān)系。結(jié)果表明:基

4、模沿縱向的能流主要分布在由四個圓洞所構(gòu)成的上下兩個尖角之間的區(qū)域，且越接近尖角，沿縱向的能流越大。對中空圓洞的半徑、上下兩排圓洞圓心間橫向距離和左右兩列圓洞圓心間的縱向距離進行調(diào)節(jié)，模式的有效折射率、傳播長度和模式面積也隨之變化。因此這種蝴蝶形中空表面等離子體光波導(dǎo)可以在光子器件集成領(lǐng)域和傳感器領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用。
　　(2)在相同的參數(shù)條件下，將所設(shè)計的波導(dǎo)與由兩個和三個空心圓柱構(gòu)成芯區(qū)的表面等離子體光波導(dǎo)分別進行了比較。結(jié)果表面