基于表面等离激元波导的分光器件的研究

摘要

基于表面等离激元的光电子器件凭借其尺寸小、速度快以及能够克服光衍射极限等特点，为微纳光子学亚波长器件的研究提供了新途径和新方法。本文基于贵金属金和银膜层中表面等离激元共振效应设计了不同的分光器件，并利用时域有限元计算法对表面等离激元在器件表面的传输性质进行了研究。
　　首先，利用金属膜表面的槽状缺陷对表面等离激元进行激发，然后根据表面等离激元在传播过程中的干涉效应，设计了三种基于电介质和金属膜层的三明治波导结构的光分束器，以实现对传播的表面等离激元进行分束的功能。其中，Si3N4-Ag-Si波导结构对光波长为694.3nm激发的表面等离激元的分束效果较差；而Au-Si3N4-Au和Au-Si3N4-Ag波导结构的分束效果较好，并且Au-Si3N4-Ag波导结构具有更高的传输距离。
　　最后，基于电介质和金属膜层的三明治结构，设计了Si3N4-Ag-Si和Au-Si3N4-Ag的表面等离激元波导光分波器，以实现对694.3nm和753.1nm波长激发的表面等离激元的分波功能。通过设计不同的槽状缺陷，以及优化槽的宽度，可以使两个不同波长激发的表面等离激元分别向凹槽两侧进行传播，再通过终端耦合发射，实现对两个波长的分光波功能。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1引 言

1.2研究目的和意义

1.3课题的研究历史和现状

1.4论文的研究内容和结构安排

第2章 表面等离激元的基本理论

2.1表面等离激元概述

2.2表面等离激元的色散关系

2.3表面等离激元的激发

2.4金属材料的光学参数

2.5数值计算方法

2.6本章小结

第3章 基于SPPs波导的光分束器的研究

3.1基于IMI波导结构的光分束器

3.2基于MIM波导的光分束器的研究

3.3异质型MIM波导分束器

3.4本章小结

第4章 基于SPPs波导的光分波器的研究

4.1基于IMI波导的分波器

4.2基于MIM波导的分波器

4.3本章小结

结论

参考文献

致谢