狹縫光波導光耦合增強研究.pdf

1、現(xiàn)代光學器件正朝著集成化，高速化，節(jié)能化方向發(fā)展。狹縫波導作為一種具有高局域性，高強度的光子器件，受到科學家們的廣泛關注和研究，在傳感器、光學機械設備驅(qū)動和納米光子器件等領域具有重要潛在應用。
　　本文首先分析表面等離激元的基本理論，討論了時域有限差分法和光波段的金屬色散模型，在此基礎上研究狹縫波導和Ⅴ型溝槽波導的光傳輸特性，提出了一種有效提升光波導中光限域的方法，揭示了光柵對光耦合增強的作用本質(zhì)。提高介質(zhì)狹縫波導的光耦合作用通常

2、采用增大納米線的介電常數(shù)或者減小狹縫區(qū)域內(nèi)的介電常數(shù)的方法，這種傳統(tǒng)方法雖然可以增強狹縫區(qū)域內(nèi)的電場，但是狹縫中的磁場并沒有得到相應增強。本文在兩根硅納米線的狹縫兩邊覆上了一層周期性銀膜，不僅可以顯著提高狹縫內(nèi)的電場強度，而且磁場也得到了有效的增強，從而狹縫內(nèi)的光能流提高了3倍。這種平行的金屬光柵結構橫向放置時，光場的增強隨著狹縫寬度的增大而逐漸減弱，隨著光柵間隙寬度的增大，狹縫內(nèi)電場先增加后減小，當光柵間隙寬度約為入射光波長的0.01

3、倍時，電場增強最大。通過電磁場理論分析，發(fā)現(xiàn)當光柵間隙寬度約為0.01波長時，平行光柵的等效介電常數(shù)最小，導致光場耦合作用最強。平行金屬光柵縱向放置時，其光場增強作用表現(xiàn)出了不同的規(guī)律，隨光柵間隙寬度增大，狹縫內(nèi)電場增強逐漸減弱，當間隙約為5nm時增強作用開始失效。光場耦合最強時對應的光柵等效介電常數(shù)最小。
　　在平行狹縫波導結構的基礎上，研究了Ⅴ型溝槽波導的光傳輸特性，發(fā)現(xiàn)金屬光柵結構對溝槽內(nèi)的電場和磁場均有顯著增強，與平行狹縫