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介质加载的长程表面等离子体极化波导传输特性研究

程丽彬  
【摘要】:随着纳米技术和光学集成的迅速发展,表面等离子体极化波的出现为实现纳米器件的微型化和集成化提供了可能性,尤其在传统波导面对衍射极限的挑战时,表面等离子体极化波带来了突破衍射极限的曙光,使得人们对表面等离子体极化波的研究领域得到越来越广泛的拓展,并在实际应用中发挥了举足轻重的作用。 基于对表面等离子体极化波导的分析,引入了长程表面等离子体极化波导的概念,对其传输特性进行了分析,其呈现出传输距离长的优点,但同时也存在对光的亚波长约束能力差的缺点。介质加载的表面等离子体极化波导恰好可以将场很好的限制在介质中,于是出现了介质加载的长程表面等离子体极化波导这一混合结构。该结构既达到了传输距离长的目的,又对光场有很好的束缚能力,因此体现了对这种结构研究的必要性。在对传统矩形介质加载的长程表面等离子体极化波导的研究基础之上,本文提出了两种新型的半圆形和半椭圆形介质加载的长程表面等离子体极化波导,基于有限元法的分析方法,利用COMSOL仿真软件对衡量其传输特性的四个基本参数(即模式有效折射率,传播长度,侧向模式场限制和品质因数)进行了仿真计算,分析其优劣势,发现新型的介质加载的长程表面等离子体极化波导的传输特性与传统结构相比有了较大的优化,更有利于集成微型器件的设计与加工,从而能够使介质加载的长程表面等离子体极化波导有更大的潜力和应用价值。


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