量子光学学报
量子光學學報
양자광학학보
ACTA SINICA QUANTUM OPTICA
2010年
4期
300-311
,共12页
集成光学%光波导%表面等离子体波导
集成光學%光波導%錶麵等離子體波導
집성광학%광파도%표면등리자체파도
本文设计了一种蝴蝶形中空表面等离子体波导,并对其传输特性进行了研究.采用频域有限差分法,对这种波导所支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度和模式面积随几何参数和工作波长的变化关系进行了分析.结果表明:沿纵向的能流主要分布在由四个圆洞所构成的上下两个尖角之间的区域,且越接近尖角,沿纵向的能流越大.对中空圆洞的半径、上下两排圆洞圆心间横向距离和左右两列圆洞圆心间的纵向距离进行调节,模式的有效折射率、传播长度和模式面积也随之变化.在工作波长确定的条件下,相对于b=r/4的情况来说,当b=r/2时,上下两个尖角之间的距离较大,场与金属的相互作用较弱,有效折射率就较大,传播长度也较大.在几何参数确定的条件下,相对于λ=705.0 nm的情形来说,在λ较大时,场的分布范围较大,场与金属表面的接触面积较大,场与金属的相互作用较弱,有效折射率较小,传播距离较长.与由两个和三个空心圆柱构成芯区的表面等离子体波导相比较,蝴蝶形中空表面等离子体波导具有良好的传输特性.如果在波导结构中心填充增益介质,可以克服较大的传播损耗,因此这种蝴蝶形中空表面等离子体波导可以用于光子器件集成领域和传感器领域.
本文設計瞭一種蝴蝶形中空錶麵等離子體波導,併對其傳輸特性進行瞭研究.採用頻域有限差分法,對這種波導所支持的基模的能流密度分佈、有效摺射率、傳播長度和模式麵積隨幾何參數和工作波長的變化關繫進行瞭分析.結果錶明:沿縱嚮的能流主要分佈在由四箇圓洞所構成的上下兩箇尖角之間的區域,且越接近尖角,沿縱嚮的能流越大.對中空圓洞的半徑、上下兩排圓洞圓心間橫嚮距離和左右兩列圓洞圓心間的縱嚮距離進行調節,模式的有效摺射率、傳播長度和模式麵積也隨之變化.在工作波長確定的條件下,相對于b=r/4的情況來說,噹b=r/2時,上下兩箇尖角之間的距離較大,場與金屬的相互作用較弱,有效摺射率就較大,傳播長度也較大.在幾何參數確定的條件下,相對于λ=705.0 nm的情形來說,在λ較大時,場的分佈範圍較大,場與金屬錶麵的接觸麵積較大,場與金屬的相互作用較弱,有效摺射率較小,傳播距離較長.與由兩箇和三箇空心圓柱構成芯區的錶麵等離子體波導相比較,蝴蝶形中空錶麵等離子體波導具有良好的傳輸特性.如果在波導結構中心填充增益介質,可以剋服較大的傳播損耗,因此這種蝴蝶形中空錶麵等離子體波導可以用于光子器件集成領域和傳感器領域.
본문설계료일충호접형중공표면등리자체파도,병대기전수특성진행료연구.채용빈역유한차분법,대저충파도소지지적기모적능류밀도분포、유효절사솔、전파장도화모식면적수궤하삼수화공작파장적변화관계진행료분석.결과표명:연종향적능류주요분포재유사개원동소구성적상하량개첨각지간적구역,차월접근첨각,연종향적능류월대.대중공원동적반경、상하량배원동원심간횡향거리화좌우량렬원동원심간적종향거리진행조절,모식적유효절사솔、전파장도화모식면적야수지변화.재공작파장학정적조건하,상대우b=r/4적정황래설,당b=r/2시,상하량개첨각지간적거리교대,장여금속적상호작용교약,유효절사솔취교대,전파장도야교대.재궤하삼수학정적조건하,상대우λ=705.0 nm적정형래설,재λ교대시,장적분포범위교대,장여금속표면적접촉면적교대,장여금속적상호작용교약,유효절사솔교소,전파거리교장.여유량개화삼개공심원주구성심구적표면등리자체파도상비교,호접형중공표면등리자체파도구유량호적전수특성.여과재파도결구중심전충증익개질,가이극복교대적전파손모,인차저충호접형중공표면등리자체파도가이용우광자기건집성영역화전감기영역.
