亞毫米尺度金屬包覆波導(dǎo)的特性和應(yīng)用研究.pdf

1、當(dāng)今基于導(dǎo)波光學(xué)的光電子器件研究越來越成為光電子器件研究的焦點。本文提出并研究了一類新型光電子器件——基于金屬包覆波導(dǎo)的光電子器件。金屬包覆波導(dǎo)由導(dǎo)波層、上下金屬包覆層組成，上層金屬同時作為耦合層。同時介紹了一種新的波導(dǎo)耦合技術(shù)——自由空間耦合技術(shù)，并且從理論上推導(dǎo)、實驗上驗證了亞毫米尺度雙面金屬包覆波導(dǎo)中的超高階導(dǎo)模。具有偏振無關(guān)性，強色散性，及對導(dǎo)波層的折射率、厚度以及入射光波長非常靈敏的特性，為下一步的光電子器件研究提供了理論基礎(chǔ)

2、。 自上世紀(jì)80年代以來，以表面等離子共振 (SPR)和光纖技術(shù)的小型傳感器受到了人們的廣泛關(guān)注。這類傳感器的一個共同特點是待測樣品處于共振模(表面等離子波和光波導(dǎo))的消逝場區(qū)域，因此這類傳感器也被稱為消逝場傳感器。因為消逝場會迅速衰減，所以這類傳感器的靈敏度不可能超越l的極限值。 根據(jù)超高階導(dǎo)模對芯層參數(shù)靈敏的特性，本文提出了基于雙面金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)振蕩場傳感器。這種傳感器的傳感介質(zhì)處于波導(dǎo)芯層，且以超高階導(dǎo)模為探

3、針。由于其波導(dǎo)芯層處于功率密度極高的振蕩場區(qū)域，而超高階導(dǎo)模具有對芯層參數(shù)極為靈敏的性質(zhì)，因此這種新型傳感器的靈敏度大大增強。 隨著啁啾脈沖放大技術(shù)的不斷發(fā)展，目前人們已經(jīng)可以在臺面大小的尺寸上產(chǎn)生 fs 級，峰值功率達(dá)到100TW的光脈沖。CPA技術(shù)的實現(xiàn)過程一般是先使待放大光脈沖通過一個反平行光柵對展寬器，該展寬器提供的正時間延遲色散使光脈沖在時域內(nèi)拉長，經(jīng)過放大器放大后，然后再使用可以提供負(fù)時間延遲色散的平行光柵對壓縮器將

4、脈沖壓縮至傳輸極限脈沖。在整個技術(shù)環(huán)節(jié)中，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的脈沖展寬器是極為重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在使用的反平行光柵對展寬器雖然可以實現(xiàn)光脈沖時域內(nèi)展寬的功能，但是它尺寸比較大，而且調(diào)節(jié)起來也比較困難。 本文利用亞毫米尺度對稱雙面金屬包覆介質(zhì)波導(dǎo)中超高階導(dǎo)模的強色散性質(zhì)，提出一種脈沖展寬的新思路。在亞毫米尺度對稱雙面金屬包覆介質(zhì)波導(dǎo)耦合系統(tǒng)中，通過自由空間耦合技術(shù)，當(dāng)光脈沖耦合進(jìn)波導(dǎo)，在波導(dǎo)中將會產(chǎn)生超高階導(dǎo)模，出射光脈沖可以得到充分的展寬