基于SPPs波導(dǎo)的光學(xué)特性研究.pdf

1、表面等離子體激元(Surface Plasmon Polaritons，SPPs)是束縛在金屬/介質(zhì)界面的一種電磁波模式，具有透射增強(qiáng)、亞波長(zhǎng)局域等特點(diǎn)，使得在亞波長(zhǎng)尺度的金屬結(jié)構(gòu)中對(duì)光場(chǎng)實(shí)現(xiàn)局域化和導(dǎo)波成為可能，從而為提高光子器件的集成度帶來(lái)了新的契機(jī)。近幾年，金屬介質(zhì)亞波長(zhǎng)SPPs波導(dǎo)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)光電納米集成的主導(dǎo)技術(shù)。
　　論文首先介紹SPPs基本理論，包括色散特性、特征參數(shù)、激發(fā)方式等相關(guān)物理機(jī)制，這是進(jìn)

2、行SPPs相關(guān)研究的理論基礎(chǔ)；接著對(duì)金屬Drude模型以及分析SPPs模場(chǎng)分布的FDTD數(shù)值計(jì)算方法做了詳細(xì)介紹，這對(duì)進(jìn)行SPPs器件研究具有重要意義。
　　在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)以下問(wèn)題作了重點(diǎn)研究:
　　1.構(gòu)造了金屬三角形結(jié)構(gòu)，利用FDTD方法模擬了光照射此結(jié)構(gòu)激發(fā)SPPs的情況，觀察并分析了SPPs的傳播過(guò)程。
　　2.研究了金屬/介質(zhì)界面SPPs的干涉理論，推導(dǎo)了金屬三角形結(jié)構(gòu)SPPs干涉相消條件，并在FDTD仿

3、真實(shí)驗(yàn)中觀察到了此干涉相消現(xiàn)象。
　　3.在對(duì)SPPs激發(fā)和干涉理論深入研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于三角形的光控光開(kāi)關(guān)器件，利用信號(hào)光和調(diào)制光所激發(fā)的SPPs的干涉相消作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光的控制。整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸僅為1.8μm×1μm(x×z方向)，消光比約為23dB，開(kāi)光時(shí)間僅為0.9fs。
　　基于SPPs的光開(kāi)關(guān)可以在小于衍射極限的亞波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)光的控制功能，可應(yīng)用于高速大容量的光纖通信系統(tǒng)中，是未來(lái)集成光器件的重要研究方向。