本文關(guān)鍵詞： 表面等離子體 有限單元法 傳輸特性 金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 等離子體濾波器　出處：《南京郵電大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：表面等離子體(surface plasmons,SP)是一種在金屬表面存在的自由振動的電子與光子互相作用產(chǎn)生的沿著金屬表面?zhèn)鞑サ碾娮邮杳懿�。由于具有近場局域增�?突破衍射極限等特性,其成為近年來的一個研究熱點。各種SPP波導(dǎo)相繼被報道,從結(jié)構(gòu)上大致分為金屬-介質(zhì)-金屬(MIM)型波導(dǎo)與介質(zhì)-金屬-介質(zhì)(IMI)型波導(dǎo)兩種類型,其中MIM型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與IMI型結(jié)構(gòu)相比,可以實現(xiàn)亞波長傳輸,縮短波導(dǎo)間距及制作簡單等特點,有利于實現(xiàn)微納光子集成。本文在400 nm至2000 nm的波長范圍內(nèi),研究了波導(dǎo)幾何尺寸對于MIM型表面等離子體波導(dǎo)濾波器工作特性的影響,并提出了一種基于MIM型表面等離子體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的窄帶濾波器的設(shè)計方案。首先利用有限單元法分析了基于MIM型表面等離子激元波導(dǎo)的傳輸特性,得到了模式有效折射率及傳輸長度隨夾層寬度及激勵波長的變化關(guān)系曲線。對基于MIM結(jié)構(gòu)的含支節(jié)表面等離子激元波導(dǎo)濾波器的透射特性進行仿真,分析結(jié)果表明:雙側(cè)支節(jié)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)透射率曲線比單側(cè)支節(jié)具有更寬的阻帶,此外當(dāng)雙側(cè)支節(jié)位置發(fā)生偏移時透射率曲線的通帶與阻帶的邊沿將更加陡峭,適合于帶阻型濾波器的設(shè)計。在此基礎(chǔ)上,通過引入兩種交錯型支節(jié)來實現(xiàn)基于MIM波導(dǎo)的表面等離子激元窄帶濾波器,并對其透射率曲線進行數(shù)值計算,結(jié)果顯示,支節(jié)長度可以影響阻帶和通帶的中心波長,支節(jié)長度差可以鉗制透射峰的寬度。這一結(jié)論為光子集成回路中窄帶濾波器的設(shè)計提供了有價值的參考。
[Abstract]:Surface plasma surface plasmons. SPV) is a kind of electron density wave propagating along the metal surface produced by the interaction of electrons and photons in free vibration on the metal surface. It has the characteristics of near field local enhancement and breaking through the diffraction limit and so on. It has become a research hotspot in recent years. Various SPP waveguides have been reported one after another. The structure can be divided into two types: metal-dielectric-metal-mimm) waveguide and dielectric-metal-dielectric-dielectric waveguide, in which the MIM waveguide structure is compared with the IMI type waveguide structure. It can realize subwavelength transmission, shorten the waveguide spacing and make it simple, which is beneficial to the realization of micro-nano photon integration. In this paper, the wavelength range from 400 nm to 2000 nm is in the range of 400 nm to 2 000 nm. The influence of waveguide geometry on the operating characteristics of MIM type surface plasma waveguide filter is studied. A narrow band filter based on MIM type surface plasma waveguide structure is proposed. Firstly, the transmission characteristics of MIM type surface plasma waveguide are analyzed by finite element method. The relation curves of mode effective refractive index and transmission length with the width of interlayer and excitation wavelength are obtained. The transmission characteristics of the surface plasmon waveguide filter with branches based on MIM structure are simulated. The results show that the transmissivity curve of the two-side branch waveguide structure has a wider stopband than that of the unilateral branch node, and the passing band and the edge of the stopband of the transmission curve will be steeper when the position of the bilateral branch node deviates. It is suitable for the design of band-stop filter. On the basis of this, two kinds of staggered branches are introduced to realize the surface plasma excitation narrowband filter based on MIM waveguide, and the transmissivity curve of the filter is calculated numerically. The results show that the length of branch can affect the central wavelength of stopband and passband, and the width of transmission peak can be pinched by the difference of branch length. This conclusion provides a valuable reference for the design of narrowband filter in photonic integrated circuit.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN713

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本文編號：1444693