基于MIM波导双腔耦合级联系统的等离诱导透明效应研究

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信息科技的发展带来了海量需要处理、传输的数据,面对这一发展趋势,器件的高速化、高度集成化以及全光化成为了必然的诉求,而去电子化中的关键一环落在光缓存、光存储等器件的实现上。表面等离子体激元的出现为人们在亚波长尺度直接操控光子提供了新的窗口,这吸引了大量的学者对其进行研究并取得了数量庞大的新进展。同时这一年轻的学科迅速地渗透进其他相关的领域,由此产生了不少新的研究分支。另一方面,传统电磁诱导透明效应因其在传输窗口上的强色散使得在其中传输的光子能有效地减慢速度,为光缓存等器件的解决提供了一个关键途径,然而其严苛的实现条件使得在常规条件下实现电磁诱导透明及其慢光效应近乎不可能。敏锐的学者们把目光转向了对光子有强束缚作用的基于表面等离子激元原理的金属-介质-金属波导结构及金属微腔上。如何在纳米尺度的金属器件结构上实现类似于传统电磁诱导透明谱线及相应的慢光效应成为了时下一个热门的研究课题。  本文在表面等离子体激元理论的系统讨论之上,提出了一种基于金属-介质-金属的双腔耦合级联系统,运用时域有限差分法和耦合模理论研究了该系统的透明传输窗口的光波透射性质和慢光效应。经仿真实验数据与理论模型拟合曲线对比发现,该系统的仿真结果与理论推导相符,这说明仿真实验具有一定的可靠性及指导意义;经单一双腔耦合系统与级联的双腔耦合系统对比,本文发现级联系统的透过率谱线的半高全宽比单一系统更窄,级联系统的作用类似于一个经典的Fabry-Perot谐振腔使得谱线更窄;通过调节两个双腔结构的级联距离,本文发现相同的透过率谱线能够周期性地出现。通过引入调控因子如双盘型腔的半径大小、盘型腔与齿波导的耦合距离等,系统的透过率可以达到92%以上,群折射率最高可达76,并通过改变单一盘型腔的半径实现双透明窗口,其半高全宽约为25nm,而且这些参数都可以在一定范围内通过改变结构的几何尺寸进行调节。上述特性的出现预示了该系统在未来集成等离子体光器件的研究和应用上能够发挥一定的潜力。
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