近年來隨著制作工藝的進(jìn)步,人們可以制作出微納米量級的光學(xué)器件。一些基于表面等離子體激元和局域表面等離子體的金屬納米結(jié)構(gòu)（主要是納米光學(xué)天線）具有突破衍射極限的能力。通過使電磁輻射集中到亞波長尺度以產(chǎn)生極強(qiáng)且高度局部化的電磁場（稱之為熱點）,引起了眾多科研工作者的關(guān)注,并試圖探索這種現(xiàn)象的潛在應(yīng)用。這種光學(xué)性質(zhì)為研究者們提供了一種可以在納米尺寸內(nèi)操縱光的方法,并且該方法僅僅受到金屬納米結(jié)構(gòu)自身的形狀、尺寸、材料以及周圍介質(zhì)的影響。然而,目前實驗室在研究這類納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)時,通常使用復(fù)雜昂貴的光路系統(tǒng),限制了這些光子器件的進(jìn)一步應(yīng)用。本文基于耦合模理論、金屬表面等離子體理論以及傳輸線阻抗匹配理論,首先設(shè)計了一種由二氧化硅基板、錐形納米光纖、條形單模波導(dǎo)以及連接器四個部分組成的集成光子平臺的設(shè)計方案,其中連接器是整個集成光子平臺的核心部件。連接器能夠?qū)⒓{米錐形光纖與單模波導(dǎo)實現(xiàn)高精度的對準(zhǔn)連接,并將光纖固定在基板上,實現(xiàn)了光纖與波導(dǎo)之間的高效耦合（耦合效率高達(dá)96%）,同時也證明了連接器可以有效防止背景輻射穿透到光路中。之后深入研究了集成在光子平臺頂部的普通和改進(jìn)型蝴蝶結(jié)孔徑天線的光學(xué)特... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

長程等離子體波導(dǎo)示意圖

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4物鏡。圖1-2是一些常見的金屬光學(xué)納米天線。圖1-2光學(xué)納米天線示意圖Figure1-2.Schematicdiagramofopticalnanoantenna從圖1-2中可以發(fā)現(xiàn)，在研究金屬納米光學(xué)天線時，除了根據(jù)天線的形狀進(jìn)行分類之外，也可以根據(jù)激發(fā)方式進(jìn)行分類。其中圖1-2（a）是利用自由空間的

?00nm200nm，兩者之間的橫截面積差異接近600倍，可以預(yù)見要想實現(xiàn)兩者之間的高效耦合是極為困難的。因此科研工作者進(jìn)行了大量研究，來提高單模光纖到單模波導(dǎo)的耦合效率、增加工作帶寬和對準(zhǔn)容差。以下列舉了幾種常見的單模光纖與單模波導(dǎo)的耦合方法。1.3.1棱鏡耦合器棱鏡耦合法[44]是利用高折射率材料制成的棱鏡，實現(xiàn)入射光波與光波導(dǎo)的導(dǎo)波模式之間的耦合，從而激勵起光波導(dǎo)中導(dǎo)波模式的一種方法。上世紀(jì)70年代初，有研究者們[45,46]曾對棱鏡激發(fā)波導(dǎo)模式的問題做過比較完善的理論和實驗研究。棱鏡耦合器的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，通過夾具將高折射率材料制成的棱鏡壓在波導(dǎo)上，棱鏡底部與波導(dǎo)表面之間存在著一條極窄的空氣間隙，這樣便構(gòu)成了最簡單的棱鏡-波導(dǎo)耦合器。該耦合方式可滿足輸入輸出的需求。圖1-3棱鏡耦合器示意圖Figure1-3.Schematicdiagramofprismcoupler

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Silicon and silicon nitride photonic circuits for spectroscopic sensing on-a-chip [Invited][J]. Ananth Z.Subramanian,Eva Ryckeboer,Ashim Dhakal,Frédéric Peyskens,Aditya Malik,Bart Kuyken,Haolan Zhao,Shibnath Pathak,Alfonso Ruocco,Andreas De Groote,Pieter Wuytens,Daan Martens,Francois Leo,Weiqiang Xie,Utsav Deepak Dave,Muhammad Muneeb,Pol Van Dorpe,Joris Van Campenhout,Wim Bogaerts,Peter Bienstman,Nicolas Le Thomas,Dries Van Thourhout,Zeger Hens,Gunther Roelkens,Roel Baets.  Photonics Research. 2015(05)



本文編號：3462710