發(fā)布時(shí)間：2017-05-12 00:13

  本文關(guān)鍵詞：雙層半圓介質(zhì)加載表面等離子激元波導(dǎo)傳輸特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：集成光學(xué)作為一個(gè)新興科技領(lǐng)域已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間。從科學(xué)和技術(shù)角度來看,其研究目標(biāo)主要是研究有特定性質(zhì)的薄膜結(jié)構(gòu)用以制作新的器件,同時(shí)研究由于薄膜內(nèi)強(qiáng)場(chǎng)聚集導(dǎo)致的效應(yīng),因此集成光學(xué)對(duì)系統(tǒng)密度有較高的要求。表面等離子激元具有突破亞波長(zhǎng)衍射極限的能力,進(jìn)而能夠?qū)㈦姶艌?chǎng)的能量束縛在納米范圍,而且通過改變金屬表面的幾何結(jié)構(gòu)就能對(duì)入射光的傳播進(jìn)行約束和操控�；诒砻娴入x子激元的各種納米光子器件也是迄今為止最有希望實(shí)現(xiàn)納米集成光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)。表面等離子激元波導(dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)亞波長(zhǎng)級(jí)的光傳輸以及光場(chǎng)約束,如何在將場(chǎng)很好地控制在垂直于傳播方向的橫截面中的同時(shí)又能保持相對(duì)較低的傳輸損耗是目前研究的首要任務(wù)。本文提出了一種雙層半圓介質(zhì)加載表面等離子激元波導(dǎo)新結(jié)構(gòu),并利用有限元方法對(duì)該新型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在工作波長(zhǎng)1550nm下的傳輸特性進(jìn)行了數(shù)值仿真分析和優(yōu)化,得到了波導(dǎo)傳播特性的主要參數(shù)。結(jié)果表明,在波導(dǎo)總面積保持不變的情形下,當(dāng)雙層半圓介質(zhì)的折射率分別取為n1=1.4和n2=1.473時(shí),波導(dǎo)的傳播特性將達(dá)到最佳;在此折射率參數(shù)基礎(chǔ)上,同時(shí)發(fā)現(xiàn)波導(dǎo)的內(nèi)外介質(zhì)半徑比r1/r2=0.5時(shí),波導(dǎo)的傳播長(zhǎng)度最大、衰減系數(shù)最小并且模式面積和品質(zhì)因數(shù)的取值都非常理想,可以獲得最優(yōu)的波導(dǎo)傳輸效果。此新型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果對(duì)于設(shè)計(jì)高密度的光子集成回路具有一定的參考和應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：表面等離子激元波導(dǎo) 雙層半圓介質(zhì)加載 傳播長(zhǎng)度 歸一化模式面積 品質(zhì)因數(shù)
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN252
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 引言6-16
• 1.1 研究背景6-8
• 1.2 表面等離子激元波導(dǎo)的研究進(jìn)展8-11
• 1.2.1 表面等離子激元技術(shù)的發(fā)展史8-10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)10-11
• 1.3 表面等離子激元技術(shù)的應(yīng)用11-13
• 1.3.1 表面等離子激元光波導(dǎo)11
• 1.3.2 SPPs納米光刻技術(shù)11-12
• 1.3.3 SPR傳感器12
• 1.3.4 新型光源和能源12-13
• 1.3.5 光存儲(chǔ)13
• 1.4 表面等離子激元技術(shù)的發(fā)展方向13-14
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)14-16
• 第二章 表面等離子激元的理論基礎(chǔ)16-25
• 2.1 金屬的光學(xué)特性16-18
• 2.1.1 金屬的光學(xué)參數(shù)16-17
• 2.1.2 Drude模型17-18
• 2.2 表面等離子激元18-25
• 2.2.1 表面等離子激元的性質(zhì)18-19
• 2.2.2 表面等離子激元的激發(fā)方式19-21
• 2.2.3 表面等離子激元的色散21-25
• 第三章 表面等離子激元波導(dǎo)的基本特性25-31
• 3.1 幾種不同的表面等離子激元波導(dǎo)25-26
• 3.2 衡量表面等離子激元波導(dǎo)傳輸特性的幾個(gè)物理量26-28
• 3.2.1 模式有效折射率與傳播長(zhǎng)度26-27
• 3.2.2 模式面積27
• 3.2.3 品質(zhì)因數(shù)27-28
• 3.3 IMI波導(dǎo)28-31
• 3.3.1 研究方法28
• 3.3.2 IMI波導(dǎo)的分析28-31
• 第四章 半圓介質(zhì)加載表面等離子激元波導(dǎo)傳輸特性分析31-46
• 4.1 半圓介質(zhì)加載的表面等離子激元波導(dǎo)基本結(jié)構(gòu)31-35
• 4.1.1 傳播長(zhǎng)度32-33
• 4.1.2 歸一化模式面積33
• 4.1.3 品質(zhì)因數(shù)33-34
• 4.1.4 模式有效折射率34-35
• 4.1.5 三種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的對(duì)比35
• 4.2 雙層半圓介質(zhì)加載表面等離子激元波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化分析35-46
• 4.2.1 折射率取值優(yōu)化35-39
• 4.2.2 半徑比參數(shù)優(yōu)化39-42
• 4.2.3 優(yōu)化結(jié)果分析42-46
• 第五章 研究結(jié)論與展望46-48
• 5.1 主要結(jié)論46
• 5.2 展望46-48
• 參考文獻(xiàn)48-52
• 在學(xué)期間的研究成果52-53
• 致謝53

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