亞波長表面等離子體槽型波導(dǎo)模式分析.pdf

1、1969年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的Miller 首次提出“集成光學(xué)”的概念，從此揭開了光子器件集成化研究的序幕。在過去的幾十年，光子集成理論與光子器件制備技術(shù)都得到了長足發(fā)展。正如集成電子電路發(fā)展歷程一樣，光集成也朝著高集成度的方向發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須設(shè)計(jì)出超小尺寸的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。基于表面等離子體的金屬光波導(dǎo)可以突破衍射極限實(shí)現(xiàn)對(duì)光的亞波長約束，為未來實(shí)現(xiàn)納米光子集成提供一種新的途徑。
　　 本文首先研究了一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的槽型表面

2、等離子波導(dǎo)，該波導(dǎo)由中間刻有一道凹槽的金屬銀薄膜嵌入無限寬度的均勻二氧化硅介質(zhì)中構(gòu)成，詳細(xì)分析了其模場(chǎng)性質(zhì)。這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)無論如何改變波導(dǎo)的尺寸以及改變?nèi)肷洳ǖ牟ㄩL，總會(huì)存在有約束模。同時(shí)這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)波導(dǎo)能夠?qū)㈩l率范圍從0Hz 到紫外線頻率下的光波很好地約束起來，具有很寬的傳輸帶寬。
　　 接著，我們研究了一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)槽型表面等離子體波導(dǎo)，其金屬薄膜的上覆層和下基底的電介質(zhì)材料不同。不同于對(duì)稱結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)總會(huì)存在約束模，這種

3、結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)存在一個(gè)截?cái)嗖蹖?、截?cái)嗄ず窈徒財(cái)嗖ㄩL，只有波導(dǎo)的尺寸和入射波長都在這些截?cái)嘀抵?，才?huì)存在約束模，否則就有可能模場(chǎng)不約束而發(fā)生模場(chǎng)能量泄露。
　　 在此基礎(chǔ)上，我們提出了一種由兩根有限寬度的金屬條構(gòu)成的槽型波導(dǎo)，分析了該結(jié)構(gòu)波導(dǎo)模場(chǎng)的對(duì)稱分布和反對(duì)分布，這兩種模式都為約束模。接著還提出了一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)，其基底為金屬，上覆層為電介質(zhì)，并且在電介質(zhì)中嵌入一根有限長度金屬條，在金屬條和金屬基底之間也能夠產(chǎn)生約束場(chǎng)。經(jīng)過