表面等離子體激元光波導(dǎo)的耦合特性研究.pdf

1、近年來由于衍射極限的限制，傳統(tǒng)介質(zhì)集成的光學(xué)器件在小型化、集成化發(fā)展方向上遇到了瓶頸，而表面等離子激元波(SPP)恰恰可以把電磁場高度限制在金屬和介質(zhì)的分界面處，從而突破衍射極限。因此，表面等離子激元在未來的納米光子器件、納米光電集成芯片等領(lǐng)域的巨大潛力，它正越來越受到人們廣泛的重視。
　　 由于SPP波導(dǎo)的損耗遠遠大于介質(zhì)波導(dǎo)，因此盡可能考慮使用介質(zhì)波導(dǎo)，必要處考慮使用SPP波導(dǎo)，把介質(zhì)波導(dǎo)和SPP波導(dǎo)集成在一個系統(tǒng)中，是提高

2、集成度，縮小器件尺寸的好辦法。因此，優(yōu)化介質(zhì)波導(dǎo)與SPP波導(dǎo)的耦合效率十分重要，而耦合效率與兩種波導(dǎo)的耦合結(jié)構(gòu)有關(guān)。
　　 論文首先概述了表面等離子激元的基本概念和發(fā)展史，介紹了表面等離子激元的基本電磁場理論和表面等離子激元的基本傳播特性以及其激發(fā)方法。
　　 在第三章中總結(jié)了表面等離子體體激元光波導(dǎo)的數(shù)值分析方法，給出了二維情況下電磁場的FDTD形式，介紹了金屬的羅倫茨-德魯?shù)履Ｐ鸵约皫追N所用金屬的參數(shù)。
　　

3、 第四章從直接耦合器開始，討論了理想情況下具有空氣間隙的耦合器在入射光波長為580nm-1600nm范圍的耦合效率。研究了具有空氣間隙的耦合器在同時具有輸入和輸出端，構(gòu)成F-P腔效應(yīng)結(jié)構(gòu)時的耦合效率。接著又對介質(zhì)波導(dǎo)與Ag/SiO2/Ag SPP光波導(dǎo)的耦合器進行討論，得出了耦合效率最有優(yōu)勢的耦合器結(jié)構(gòu)：漸變型二氧化硅間隙的從Air/Si/Air介質(zhì)波導(dǎo)到Ag/SiO2/Ag金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。最后討論介質(zhì)波導(dǎo)與介質(zhì)/金屬/介質(zhì)SPP波導(dǎo)的耦