表面等離子體光子晶體波導特性研究.pdf

1、表面等離子體激元具有近場增強特性和表面?zhèn)鬏斕匦裕梢詫⒐饩钟蛟趤啿ㄩL尺度，因此基于表面等離子體的光學器件的研究受到科學家的廣泛關注。其中，金屬-絕緣體-金屬波導結構簡單，對能量具有強束縛性；混合表面等離子體波導可以同時實現(xiàn)長傳輸距離和小模式體積，因此這兩種波導在納米光子學集成領域有巨大的研究與應用價值。本文提出將這兩種波導結構同光子晶體結合構建新型波導結構，并在表面等離子體理論的基礎上對這兩種波導結構的傳輸特性進行深入的研究，這可以為實

2、際應用提供研究基礎。
　　本文首先介紹了金屬的光學性質，得到了金屬的介電常數(shù)色散曲線。同時討論了表面等離子體色散特性，表面等離子體的相關參數(shù)計算和激發(fā)方式，及本文所采用的數(shù)值分析方法。
　　其次提出了一種金屬-絕緣體-金屬表面等離子體布拉格波導結構，利用時域有限差分方法對波導結構的傳輸特性和電磁場分布進行了分析。在此基礎上構建了布拉格納米微腔結構，討論了結構參數(shù)對微腔品質因子和模式體積的影響，為表面等離子體諧振腔的設計提供了

3、理論依據(jù)。
　　設計了一種金屬-光子晶體形式的混合表面等離子體光子晶體波導，該波導可以將能量局域在線缺陷中，且束縛于金屬表面?zhèn)鞑ァ２捎脮r域有限差分方法對所設計的結構進行計算，得到了電場分布圖，并計算了該結構的傳輸長度和模式面積。此外在此波導結構的基礎上可以實現(xiàn)金屬-光子晶體形式Y分束器。
　　最后通過在金屬-光子晶體中嵌入一層低折射率介質層，構建金屬-電介質-光子晶體結構的表面等離子光子晶體波導，分析了此波導結構的傳輸特性。