双面金属包覆介质波导的直接耦合方法

摘要

该文根据双面金属包覆介质波导的导模有效折射率有可能小于空气的折射率的色散特性,首次提出了在不用棱镜、光栅和其他器件的情况下将光束直接射向波导表面,在入射光波矢与导模传播常数匹配情况下,实现光能与导模能量的耦合的方法.研究采用双面金属包覆介质波导是一种三层结构,中间层为介质波导,上下两层为金属,实验之前对实验结果进行了理论模拟,并给出了实验的合理参数.在此基础上,制备了金属—有机薄膜—金属—衬底和金属—载玻片—金属两种结构的双面金属包覆介质波导,并利用角度扫描的方法得到了衰减全反射曲线,实验结果与理论模拟符合的很好.双面金属包覆介质波导的直接耦合方法可以方便地激发有效折射率小于空气的折射率的超高阶膜,超高阶模有一些特殊的性质,如TE/TM模式有效折射率相等,有效折射率对波长及波导介质层厚度和折射率敏感等等.根据这些特性提出了薄片厚度测量、偏振无关的反射式电光调制器、衰减器和高灵敏度波导传感器等的实现方案,并进行了实验.

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章 介质平板波导的耦合方法

1.1介质平板波导的模式本征方程及其耦合条件

1.2平板波导的耦合方式

1.2.1端面直接激励耦合

1.2.2楔形薄膜偶合

1.2.3棱镜耦合器

1.2.4光栅耦合器

第二章 金属包覆介质波导

2.1金属薄膜的性质

2.1.1金属的复介电系数

2.1.2金属薄膜

2.2非对称金属包覆介质波导

2.3对称金属包覆介质波导

2.4双面金属包覆介质波导的直接耦合方法

第三章 双面金属包覆介质波导的直接耦合方法理论模拟及其实验

3.1衰减全反射的模拟

3.2双面金属包覆介质波导的制备

3.2.1陪片法测量金属膜的介电常数和厚度

3.2.2双面金属包覆介质波导的制备

3.3双面金属包覆介质波导导膜的激发

第四章 双面金属包覆介质波导的超高阶模的性质

4.1高阶模TE/TM有效折射率基本相等

4.2高阶模有效折射率随介质折射率的变化

4.3高阶模有效折射率随入射光波长的变化

第五章 双面金属包覆介质波导的直接耦合方法应用

5.1膜片参数的测量

5.2电光调制器

5.2.1体型电光调制器

5.2.2波导传输型电光调制器

5.2.3反射型电光调制器

5.3窄带滤波器

5.3.1薄膜滤光片

5.3.2 Fabry-Perot滤波器

5.3.3光纤布拉格光栅

5.3.4声光可调滤波器

5.3.5双面金属包覆介质波导梳状窄带滤波器

5.4偏振无关的衰减器

第六章 讨论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢