楔型表面等離子體波導(dǎo)傳輸性能研究.pdf

1、近幾十年來,電子技術(shù)的發(fā)展越來越快,現(xiàn)代微電子學(xué)正快速接近其在速度與信息處理效率等方面的極限。這時,具有帶寬大,速度快等特點的光子電路進入了人們的視野,成為計算機技術(shù)、信息處理與存儲和傳感等領(lǐng)域極具研究價值的方向。但是由于衍射極限的存在,光子電路無法做到像電子電路那樣小的尺寸。這時,表面等離子體因其具有能突破衍射極限的特性,給人們帶來了光子器件微型化、集成化的曙光,成為人們研究的熱點。
　　本文首先研究了一種雙楔型表面等離子體波導(dǎo)

2、,該波導(dǎo)由兩個楔型表面等離子體波導(dǎo)上下對稱放置,中間間隔一段距離而形成。論文應(yīng)用有限元法對雙楔型表面等離子體波導(dǎo)的模場分布、有效系數(shù)、傳播距離、有效模式面積和品質(zhì)因數(shù)與波導(dǎo)的幾何參數(shù)和形狀之間的依賴關(guān)系做了分析,結(jié)果表明:雙楔型表面等離子體波導(dǎo)的基模的模場主要分布在尖端附近及兩個尖端之間的區(qū)域,同時,通過調(diào)整波導(dǎo)的幾何參數(shù),可以調(diào)節(jié)有效系數(shù)、傳播距離、有效模式面積和品質(zhì)因數(shù)。在通信波長下,有效系數(shù)隨頂角和間隔的增加而呈減小的趨勢,傳播距

3、離和有效模式面積隨頂角和間隔的增加而呈增加的趨勢。接下來,討論了這種雙楔型表面等離子體波導(dǎo)在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　接著,本文提出了一種帶介質(zhì)層的楔型表面等離子體波導(dǎo),并對帶介質(zhì)層的楔型表面等離子體波導(dǎo)在1.55um通信波長下的傳輸性能進行了研究,應(yīng)用有限元法對帶介質(zhì)層的楔型表面等離子體波導(dǎo)的模場分布、有效系數(shù)、傳播距離、有效模式面積和品質(zhì)因數(shù)與波導(dǎo)的幾何參數(shù)和形狀之間的依賴關(guān)系做了分析,結(jié)果表明:帶介質(zhì)層的楔型表面等離子體波導(dǎo)的

4、基模的模場主要分布在尖端附近的區(qū)域,同時,通過調(diào)整波導(dǎo)的幾何參數(shù),可以調(diào)節(jié)有效系數(shù)、傳播距離、有效模式面積和品質(zhì)因數(shù)。在通信波長下,有效系數(shù)隨頂角的增加而呈減小的趨勢,傳播距離和有效模式面積隨頂角的增加而呈增加的趨勢;有效系數(shù)隨介質(zhì)層厚度的增加而呈增加的趨勢,傳播距離和有效模式面積隨介質(zhì)層厚度的增加而變化;有效系數(shù)和有效模式面積隨介質(zhì)層寬度的增加而減小,傳播距離和品質(zhì)因數(shù)隨介質(zhì)層寬度的增加而增加。當介質(zhì)層厚5nm,寬為0-20nm且楔形