基于Tamm等離激元的光子器件設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、全光集成是光子學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，其中的關(guān)鍵之一是高性能光子器件的實(shí)現(xiàn)?；诠鈱W(xué)Tamm等離激元（OTP）的光子器件具有光局域增強(qiáng)效果明顯、響應(yīng)快、集成度高等獨(dú)到優(yōu)勢(shì)，在光開關(guān)、極化激元激光器、邏輯控制、非線性及吸收效應(yīng)增強(qiáng)等方面的研究日益受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注。
　　本文利用OTP的光局域增強(qiáng)效應(yīng)設(shè)計(jì)周期性波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，分別提出了高性能的折射率傳感器和強(qiáng)耦合微腔光觸發(fā)器的設(shè)計(jì)方案。具體研究內(nèi)容和結(jié)論包括：
　　首先，基于OTP設(shè)計(jì)

2、的折射率傳感器包括一個(gè)高折射率對(duì)比的分布式布拉格反射鏡（DBR）和金屬層，其中DBR結(jié)構(gòu)由空氣層和介質(zhì)層交替形成。這種結(jié)構(gòu)不僅可以用較少的層數(shù)形成 OTP，而且空氣層將結(jié)構(gòu)與外界環(huán)境相連接，增強(qiáng)了傳感的靈敏度。其中，OTP的形成對(duì)應(yīng)于反射譜中的反射dip，dip波長及反射率隨外界環(huán)境折射率的變化而變化，通過結(jié)合波長解調(diào)和強(qiáng)度解調(diào)的方式，在保證傳感靈敏度要求的前提下增大了傳感范圍。另外，傳感器結(jié)構(gòu)中金屬的厚度、入射光的入射角度以及偏振態(tài)均

3、對(duì)傳感器的靈敏度有影響，可以作為額外的控制因素。
　　其次，通過在金屬-DBR結(jié)構(gòu)中添加量子阱，探討了強(qiáng)耦合機(jī)制下 OTP和腔激子之間的相互作用以及伴隨的Rabi分裂現(xiàn)象，闡明了新型微腔極化激元（MP）——Tamm等離子體極化激元（TPP）的產(chǎn)生。此外，還考慮了在 DBR另一側(cè)添加金屬薄膜的情況，此時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)OTP均能夠與腔激子發(fā)生耦合，根據(jù)失諧量的大小決定Rabi分裂的位置以及TPP的能量。
　　最后，基于微腔強(qiáng)耦合機(jī)制