毕业设计（论文）-面等离子光波导组成的线性耦合器

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1、西北民族大学学士学位论文——————————————————————————————————————————————表面等离子光波导组成的线性耦合器摘要基于表面等离子极化的表面等离子光波导提供了一种新的导波机制，可以在金属表面上以表面等离子极化波的形式导引光。表面等离子光波导的横向尺度为亚波长量级，没有传统光波导或光子晶体光波导中存在的衍射极限，满足了光子器件小型化和光集成芯片高密度化的要求，同时也为电路和光路的一体化提供了可能。在表面等离子光波导中，电场高度集中于金属和介质的界面上，能量密度非常大，所以为线性效应的利用提供了有利条件，也为亚波长线性器件的构成提供了可能。更重要

2、的是，基于线性表面等离子光学的有源光器件将实现允许用光来控制光，从而为实现全光集成光路提供理论依据及思路。本文运用耦合模理论分析了表面等离子光波导组成的线性耦合器的输出特性，发现金属带构成的耦合器中两波导可以实现周期性的能量交换。针对金属带自身特点提出了一种能够明显减小其尺寸的直接耦合器结构。直接耦合器的耦合长度随工作波长变化而变化，基于此原理采用金属带构造了1330nm/1550nm波分复用及解复用器。关键词等离子光波导；线性耦合器。26西北民族大学学士学位论文——————————————————————————————————————————————ABSTRACTSurf

3、aceplasmonopticalwaveguidesprovideanewmechanismofguidingwaves.SPPsareelectromagneticwavesthatexistonthesurfaceofmetals.Thelateraldimensionofsurfaceplasmonopticalwaveguidesissubwavelengthscale.Notliketheconvensionalopticalwaveguidesandphotoniccrystalwaveguides,thedimensionofthesewaveguidesare

4、notlimitedbydiffractionlimit.Theymeettheneedoftheminiaturizationandhigh-densityintegrationofopticalcircuitsandmakeitpossibletointegrateplasmonic,electronic,andconventionaldielectricphotonicdevicesonthesamechip.Insurfaceplasmonopticalwaveguides,theelectricfieldfocusesonthedielectric-metalinte

5、rfacewithsuperiorhighenergydensity,whichprovidesfavorableconditionsforusingofnonlineareffectsandpossibilityofconstructingofsubwavelengthnonlineardevices.Mostimportantly,activenanophotonicelementsbasedonnonlinearsurfaceplasmonopticsallowingcontroloflightwithlightareimperativeforimplementation

6、ofall-opticalintegratedcircuits.Thisarticlealsoanalyzesoutputcharacteristicsofdirectionalcouplersbased-onsurfaceplasmonopticalwaveguidesusingcoupled-modetheory.Itisfoundthattwometalstripescanperiodicallyexchangeenergy,whiletheperiodicalexchangeofenergycannotberealizedintheV-grooveandthetrian

7、gularwedgebecausethehighconcentrationofenergy;and26西北民族大学学士学位论文——————————————————————————————————————————————completeenergytransferhappenonlywhentwowaveguideisverynearly.Anewdirectionalcouplerispresented,whichcanreducethesizeofthecouplercomposedofm