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由于当今社会信息化程度的不断提高,人们对通信要求越来越高;高速率、实时通信和便携微型化的是满足现代通信的新要求;微电子技术的发展,单个晶体管的尺寸可以达到几十个纳米的尺寸;由于电子热效应、量子尺寸效应的影响,电子技术无法更进一步地发展;光子具有比电子更强的携带信息的能力,可以进行高信息密度的通信,同时不存在明显的热效应。光纤是现在全世界最普遍使用的传递光信号的传播器件,它巨大的容量使得科学研究人员对于它将来能够取代微处理器和电子计算机芯片中的各种电子器件充满信心,但是光波由于受到衍射极限的限制,无法像电子技术那样集成;近年来,表面等离子技术被认为是实现亚波长光子集成的可行技术,使得表面等离子体成为研究的热点。 表面等离子体(surface plasmons,SPs)是一种沿着金属和电介质表面传播的电磁波,它是外部电磁场和金属表面自由电子振荡耦合的结果;场强在垂直于界面方向是指数衰减场,在表面处最大。由于表面等离子体具有能够突破衍射极限的特点,这使得光子器件的微型化和集成化成为可能,成为目前纳米光电子学科的一个重要的研究方向,是目前国际上的一个研究热点,受到了多个领域研究人士的极大的关注。 本文首先对基于SPPs的纳米集成光子器件的最新研究进展和研究成果进行了综述。从表面等离子体基本原理出发,分析表面等离子波的波矢关系并推导出表面等离子体在波导中的传输特性。第三章,介绍了一些已经被验证过并且性能优异的一些滤波器;同时,利用时域有限差分方法(Finite-Difference Time-DomainMethod,FDTD)来分析这些表面等离子微纳光子器件的光学特性;本文使用的是Rsoft软件,并在模拟区域加入完美匹配层吸收边界(Perfectly MatchedLayer, PML);第四章是本文主要的研究成果:基于圆腔结构的滤波器设计通过理论分析和数值模拟实验,在谐振腔空腔注入液晶,通过对液晶进行电控,实现对谐振波长和透过的调控,实现基于液晶的圆盘开关,并实现可调控的滤波器功能。