双缝波导结构表面等离子体可见光分束器设计

理论设计了一种金属-介质-金属(MIM)双缝结构的表面等离子体可见光分光器。利用表面等离子体效应及经典光学干涉原理,改变双缝波导结构中的填充介质、结构厚度、狭缝宽度、双缝宽度等参数,可使波长不同的两束可见光通过双缝亚波长结构后实现表面等离子分束的效果。设计过程中采用时域有限差分法(FDTD)进行数值模拟,分别模拟计算了双缝宽度相同填充介质不同和双缝填充介质相同宽度不同两种情况下的光场分布,且都得到了较好的分束效果,最大分束比可达12。该设计结构简单,可以通过电子束刻蚀系统等实验设备加工,具有较好的应用前景。     

MIM波导结构耦合椭圆八字形谐振腔的折射率传感器

为了进一步提高光学折射率传感器灵敏度,设计了一种金属-介质-金属(MIM)波导结构耦合椭圆八字形谐振腔的折射率传感器。首先,理论分析了该传感结构的原理及关键性能指标;然后,使用有限元分析仿真软件构建了仿真结构,研究其传感性能。仿真结果表明：当a=540 nm、b=340 nm、g=10 nm、l=70 nm时,所设计的传感器的灵敏度可以达到1 323 nm/RIU,对应的品质因数可以达到16。     

混合表面等离子体光子晶体波导

构建了一种金属-绝缘体-半导体混合表面等离子体结构,基于时域有限差分法验证了该结构在归一化频率0.243~0.271 (a/λ) 范围内具有明显的TM模式带隙。在二维光子晶体层移除或改变中间行空气孔半径构成线缺陷,形成混合波导结构1和2。分析表明,入射光频率位于带隙内的光子能量被很好的局域在低折射率层中,且只能沿线缺陷传输。当入射波长为1550nm时,两种波导的传输距离分别为18.41μm和15.70μm,群速度极值分别为0.186c和0.166c,品质因数FoM达到384.74和1042.50。此波导能通过光子晶体层的线缺陷控制低折射率层SPP的传输路径,为波导器件的研究提供了有效的理论基础和依据。     

增加表面等离子体波导中慢光的传播长度研究

因为金属内部的吸收损耗,表面等离子体波导的应用受到了阻碍.通过在电介质芯中引入非线性材料,提出了参量增益机制来补偿纳米尺寸金属-绝缘体-金属(MIM)波导中的传输损耗.有限差分时域法( FDTD)进行仿真结果表明,使用此方法群速度为0.005c的慢光的传播长度显著增加到为原来的四倍.     

环形波导谐振腔集成光学器件

介绍环形谐振腔光波导器件,包括波导材料和制作工艺,分析它在光通信和光传感领域中的应用,表明环形波导谐振腔是一种非常有应用价值的光波导器件。     

介质加载石墨烯等离子体波导传输特性北大核心CSCD

设计了一种介质加载石墨烯等离子体波导,研究了不同结构尺寸的波导模场分布及传输特性。仿真结果表明,当石墨烯的化学势为0.7eV、波导脊宽度和脊高度均为1000nm时,介质加载石墨烯等离子体波导的模式宽度达到最小值1.55μm,传播长度达到43.47mm。该介质加载石墨烯等离子体波导不仅可以满足波导设计的要求,也为纳米器件的长距离传输提供了可能。     

一种新型基于MIM等离子体环形谐振器的可调谐高性能多信道波分解复用器的设计

设计并研究了基于金属-介质-金属等离子体环形谐振器的可调谐高性能多通道波分解复用器。通过环形腔的谐振理论分析,发现通过调节环形腔的半径和填充介质折射率可以很容易地控制波分复用器的信道波长,与有限元法模拟得到的结果吻合得很好。由等离子体波导和多个环形谐振器组成的多信道WDM结构增加了在电信波长的传输率,传输率高达80%,比最近文献中报道的结果高出两倍。所设计的多信道波分解复用器在高集成电路中有重要潜在应用。     

表面等离子体慢光波导传输特性分析

表面等离子体可以在亚波长尺度上实现对可见光及红外光的控制处理,对光集成的发展有巨大的推动作用。文中设计了金属—介质—金属结构的表面等离子光波导,并利用时域有限差分法对其色散特性、群速度、场强分布进行分析。结果表明在一定的频率范围内,此结构的光波导可以支持慢光模式,且群速度色散较小,可以有效控制光脉冲的畸变,保持信号的完整性。     

基于SPP的1550纳米光波导的超长传输特性

采用严格电磁理论研究了介质-金属-介质型光波导激发表面等离子激元(SPPs)的电磁特性,对比分析了SPP波在SiO2/Ag/SiO2和Si/Ag/Si光波导的传输距离。研究表明,对于1550nm光通信波长入射光及10nm厚的金属银膜层,SiO2/Ag/SiO2光波导中非对称SPP的传输距离可达40cm,明显高于对称SPP波的传输距离,也显著高于非对称SPP波在Si/Ag/Si波导中的传输距离,具有超长传输距离;随着金属层厚度的增加SPP波的传输距离明显减小,当银层厚度超过50nm后,非对称的SPP在SiO2/Ag/SiO2及Si/Ag/Si波导中的传输距离趋于一致,约为200nm;此时银层厚度变化对SPP波传输距离的影响明显减弱。     

MDM光波导激发高阶SPP模的传输特性

研究了金属-介质-金属(MDM)型表面等离子体激元(SPP)光波导的电磁特性。理论计算结果表明,对于633nm的TM偏振入射光,当介质膜层厚度小于85nm时,波导中只能激发产生一阶SPP模(基模),其余高阶模全部截止。随着介质膜厚度增加,高阶SPP模逐渐被激发产生。当介质膜层厚度较小时,SPP模的有效折射率的实部随阶数的增加而减小,而虚部则随阶数的增加而增加,SPP基模具有最大传输距离。然而,当MDM波导中的介质层厚度超过0.555μm时,由于三阶SPP模的电磁场主要集中在离金属层相对较远的介质层中,其有效折射率的虚部具有最小值,具有最大的传输距离,而非基模。当入射光波长为633nm介质层厚度为0.9μm时,Ag/SiO2/Ag光波导中三阶SPP模的传输距离达到约150μm。     

基于FDTD的表面等离子体慢光波导传输特性分析

表面等离子体可以在亚波长尺度上实现对可见光及红外光的控制处理,对光集成的发展有巨大的推动作用。设计了金属一介质一金属结构的表面等离子光波导,利用时域有限差分法（FDTD）对其色散特性、群速度、场强分布进行分析。结果表明,在一定的频率范围内,此结构的光波导可以支持慢光模式,且群速度色散较小,可有效控制光脉冲的畸变,保持信号的完整性。     

二氧化硅光波导环形谐振腔

利用宽角光束传输法(WA-BPM)对二氧化硅平面波导环形谐振腔进行了优化设计,详细分析了不同环形腔长度下,谐振腔清晰度与环形腔耦合器耦合系数的关系,并进一步分析了由光探测器散弹噪声所限制的谐振型光学陀螺极限灵敏度和环形腔光路参量之间的关系。在此基础上,在硅衬底上利用火焰水解化学掺GeO2的二氧化硅波导上制作成带输入/输出耦合器的环形谐振腔芯片。并通过实验测试了所研制的光波导环形谐振腔,其清晰度高达60,理论分析表明采用上述环形谐振腔研制的陀螺,其极限灵敏度可达1°/h。     

介质加载型混合表面等离子体波导的损耗特性

为实现长距离传输及亚波长尺度的模式限制,在传统介质加载型表面等离子结构的基础上,设计了一种微孔介质加载混合表面等离子体波导,采用时域有限差分法(FDTD)对该波导模式场分布及传输特性进行了相应的研究。研究表明所设计的波导结构具有较强的局域场限制,通过在孔内填充增益介质,使混合等离子体波导的传输损耗得到了补偿,输出端的表面等离子激元实现了增益放大。结果表明,通过调整波导的几何参数和电磁参数,可以显著提高波导的场限制,降低波导本身的损耗,其中当孔与金属之间距离为44 nm时,波导的损耗达最小约为-13 dB/m。这一设计可以为光子器件集成提供一定的理论和实验借鉴价值。     

MIM波导结构中的等离激元诱导透明和慢光效应

基于金属/介质/金属(MIM)波导,提出了一种两侧含有双环、四环谐振腔的等离激元波导滤波结构,采用电磁仿真计算了其电磁传输特性,通过场分布分析了透射谱中通带和谷值产生的物理机理。仿真结果表明该结构可实现等离激元诱导透明(PIT),通过改变谐振腔的有效半径,可调节PIT窗口的位置、带宽和慢光效应。计算结果显示在双环和四环谐振结构的PIT窗口,可以实现0.148和0.358ps的信号延迟。这一特性在可调滤波器件、光存储器件和集成光子器件设计上具有潜在应用价值。     

基于金属表面等离子体的光学器件

基于金属表面等离子体的光学器件受到了越来越多的关注.简述了金属表面等离子体的特性,介绍了几种基于金属表面等离子体的光学器件,并讨论了此类器件的发展和应用前景.     

手征等离子体波导理论

本文给出了手征等离子体波导(由在柱形波导中填充手征等离子体材料构成)中横向场量与纵向场量之间的关系式,并给出了纵向场量的求解公式。作为示例,文中具体研究了平行板手征等离子体波导,得到了其中几个低次传播模式的色散特性曲线。     

对非线性二波导耦合器光开关的分析

本文报道对Ｄｅｅｒｉｎｇ等人最近提出的非线性二波导耦合器光开关的一种新的分析方法,并给出计算结果,这种方法可提供有关相们变化的有用信息,并且可用来处理其它种类的二波导耦合器。     

基于硅-绝缘体结构的石墨烯等离激元波导

提出一种由硅-绝缘体(SOI)结构与涂覆石墨烯层的纳米线(GCNW)构成的低损耗波导结构,采用有限元方法详细研究波导结构中石墨烯等离激元基模传输特性对频率、几何参数、材料参数以及石墨烯化学势的依赖关系.仿真结果表明,该波导中低折射率的SiO2介质层可实现高性能的深度亚波长光约束.得益于低折射率的SiO2介质层和SOI衬...     

GexSi1—x／Si光波导及其器件的最新研究进展

综述了１９９４年以来国内外在ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ光波导及其器件结构、工艺等方面的最新研究进展。     

基于有源介质的增益辅助无损耗混合表面等离子体波导

设计了一种基于有源介质的增益辅助无损耗条形 混合表面等离子体 波导。利用有限元算法,理论分析了混合表面等离子体波导在通信波段的传输特 性。结果表明,此波导在突破衍射极限的亚波长光场限制下可实现约10μm的 传输长度。在混合表面等离子体波导中引入泵浦增益后,可以实现光信号的无损 耗传输,从而实现在亚波长光场限制下的无限长传输。此类混合表面等离子 体波导兼具结构简单和易于制备等优点,在光 互联、光子集成电路、光通信和光信息处理等方面有重要的潜在应用。