本文關(guān)鍵詞： 表面等離子體 光學(xué)天線 耦合效率 波導(dǎo)　出處：《貴州大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在集成光學(xué)中,光波的研究主要?dú)w結(jié)為光的激發(fā)、傳輸、路由和轉(zhuǎn)化。波導(dǎo)作為光波傳輸?shù)闹匾d體,是集成光路構(gòu)成的一種基本元器件。將自由空間中光波高效耦合進(jìn)入波導(dǎo)是很重要的。常見的耦合方式有光柵耦合、棱鏡耦合和天線耦合。為提高光波進(jìn)入波導(dǎo)的耦合效率,本文主要研究光學(xué)天線將光波耦合進(jìn)入亞波長波導(dǎo)�；跁r(shí)域有限差分方法模擬光波與仿真結(jié)構(gòu)的相互作用,主要研究內(nèi)容如下:1.利用“H”形光學(xué)天線耦合自由空間中的光波進(jìn)入金屬雙納米線波導(dǎo)的研究�；谔炀�共振增強(qiáng)特性,設(shè)計(jì)“H”型納米光學(xué)天線,將自由空間中光波耦合進(jìn)入金屬波導(dǎo)。利用時(shí)域有限差分方法模擬得到耦合效率并優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)參數(shù)。在通信波段,“H”形天線比偶極子天線具有更高的耦合效率。2.光波從自由空間向亞波長波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的耦合研究。利用納米天線共振,自由空間中的光波能夠耦合進(jìn)入波導(dǎo)。在天線下方添加反射層反射透過光波,提高入射光波的利用率,從而增加耦合效率。并利用3維時(shí)域有限差分方法模擬光波與金屬結(jié)構(gòu)的相互作用,優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加反射層能夠提高光波的耦合效率,最大達(dá)27.8%。3.光波從介質(zhì)波導(dǎo)向等離子波導(dǎo)的耦合研究。本文通過在介質(zhì)波導(dǎo)與等離子波導(dǎo)的銜接處添加光學(xué)天線,利用天線近場增強(qiáng)補(bǔ)償光波能量在結(jié)構(gòu)突變處的損失。利用時(shí)域有限差分,優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)參數(shù),使光路阻抗達(dá)到最佳匹配,得到光波的最大耦合效率值為78.2%。
[Abstract]:In integrated optics, the research of optical wave is mainly attributed to the excitation, transmission, routing and transformation of light. Waveguide is an important carrier of optical wave transmission. It is very important to efficiently couple the light wave in the free space into the waveguide. The common coupling method is grating coupling. Prism coupling and antenna coupling. In order to improve the coupling efficiency of optical wave entering waveguide. In this paper, the coupling of optical waves into subwavelength waveguides by optical antennas is studied. The interaction between optical waves and simulation structures is simulated based on finite-difference time-domain (FDTD) method. The main research contents are as follows: 1. The study of using the "H" optical antenna to couple the light waves in the free space into the metal double nanowire waveguide. Based on the resonant enhancement characteristics of the antenna, the "H" type nanoscale optical antenna is designed. The coupling efficiency is obtained by the finite difference time domain (FDTD) method and the antenna structure parameters are optimized in the communication band. The coupling efficiency of "H" antenna is higher than that of dipole antenna. The coupling of light wave from free space to subwavelength waveguide is studied. The light waves in the free space can be coupled into the waveguide and the reflection layer is added under the antenna to reflect the light waves to improve the utilization rate of the incident light waves. In order to increase the coupling efficiency, the interaction between light wave and metal structure is simulated by using 3D finite-difference time-domain method, and the structural parameters are optimized. The results show that adding reflection layer can improve the coupling efficiency of light wave. The coupling of optical waves from dielectric waveguides to plasma waveguides is studied. In this paper, optical antennas are added at the junction between dielectric waveguides and plasma waveguides. The near-field enhancement of the antenna is used to compensate for the loss of light energy at the point of structural change. The structure parameters of the antenna are optimized by using finite-difference time-domain (FDTD) to achieve the optimal matching of the optical path impedance. The maximum coupling efficiency is 78.2.
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN25

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