双层半圆介质加载表面等离子激元波导传输特性研究

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1、分类号：TN814+.6密级：公开专业学位研究生学位论文双层半圆介质加载表面等离子激元波导论文题目（中文）传输特性研究StudyontheTransmissionCharacteristicsofthe论文题目（外文）Double-layerSemi-circularDielectric-loadedSurfacePlasmonPolaritonsWaveguide研究生姓名王琼学位类别专业硕士专业学位领域电子与通信工程学位级别硕士校内导师姓名、职称张冠茂副教授校外导师单位、姓名论文工作起止年月2015年9月至2016年5月论文提

2、交日期2016年4月论文答辩日期2016年5月学位授予日期2016年6月校址：甘肃省兰州市双层半圆介质加载表面等离子激元波导传输特性研究中文摘要集成光学作为一个新兴科技领域已经有很长一段时间。从科学和技术角度来看，其研究目标主要是研究有特定性质的薄膜结构用以制作新的器件，同时研究由于薄膜内强场聚集导致的效应，因此集成光学对系统密度有较高的要求。表面等离子激元具有突破亚波长衍射极限的能力，进而能够将电磁场的能量束缚在纳米范围，而且通过改变金属表面的几何结构就能对入射光的传播进行约束和操控。基于表面等离子激元的各种纳米光子器件也是迄今

3、为止最有希望实现纳米集成光网络的技术基础。表面等离子激元波导能够实现亚波长级的光传输以及光场约束，如何在将场很好地控制在垂直于传播方向的横截面中的同时又能保持相对较低的传输损耗是目前研究的首要任务。本文提出了一种双层半圆介质加载表面等离子激元波导新结构，并利用有限元方法对该新型波导结构在工作波长1550nm下的传输特性进行了数值仿真分析和优化，得到了波导传播特性的主要参数。结果表明，在波导总面积保持不变的情形下，当双层半圆介质的折射率分别取为n1=1.4和n2=1.473时，波导的传播特性将达到最佳；在此折射率参数基础上，同时发现

4、波导的内外介质半径比r1/r2=0.5时，波导的传播长度最大、衰减系数最小并且模式面积和品质因数的取值都非常理想，可以获得最优的波导传输效果。此新型波导结构的研究结果对于设计高密度的光子集成回路具有一定的参考和应用价值。关键字：表面等离子激元波导，双层半圆介质加载，传播长度，归一化模式面积,品质因数IStudyontheTransmissionCharacteristicsoftheDouble-layerSemi-circularDielectric-loadedSurfacePlasmonPolaritonsWaveguide

5、AbstractAsanemergingtechnologicalfield,integratedopticshasbeenproposedalongtime.Fromtheperspectiveofthescienceandtechnology,themainresearchgoalistostudythinfilmwithspecificpropertiesandhowtouseittomakenewdevices;Inthemeanwhile,theeffectcausedbythestrongfieldgatheringi

6、salsostudied.Asaresult,integratedopticalhavehighrequirementsfordensityofthesystem.Surfaceplasmonshavetheabilitytobreakthroughthesubwavelengthdiffractionlimit,whichcanmaketheenergyofelectromagneticfieldremaininthenanometerrange.Theincidentlightcanberestrainedandcontrol

7、ledbychangingthegeometricalstructureonthesurfaceofthemetal.Nanophotonicdevicesbasedonsurfaceplasmonsisthemostpromisingfoundationfornanointegratedopticalnetworktechnologyuptonow.Surfaceplasmonwaveguideenablesopticaltransmissionandfieldconstraintsinsub-wavelengthlevel.T

8、heprimarytaskistofindthewaytocontrolledfieldincrosssectionperpendiculartothedirectionofpropogationwhilemaintainingarelativel