基于表面等离子体的非对称方形腔类EIT效应的研究

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表面等离子体(SPPs)是沿着金属绝缘体金属表面传输的横向电磁波,并且可以在金属与绝缘体的分隔面形成倏逝场。由于其克服了传统光学的衍射极限以及在纳米尺度的光学波的操作性,SPPs在实现高集成光路方面更具有优势。现在,MIM等离子体已经在很多方面取得了应用,例如,传感器,曲波导器件,波分复用器,滤波器,马赫曾德干涉仪,光放大器,纳米线,检偏振器,以及其他的光操作器件。近年来,这些应用均已在实验及理论上得到了实现。  电磁诱导透明(EIT)是一种量子现象,在三能级原子系统中,在两条到激发态的可能路径之间产生了相消的量子干涉效应,使光学跃迁得到了抑制。当只有一种模式光时,光被原子吸收,而当两种模式光均存在时,原子对光的吸收减小,从而出现所谓“透明”的现象。EIT是一种典型的光学非线性现象,它在一个宽的吸收谱上产生了小范围的透过峰,即一个透过“窗口”。但是,要想实现EIT效应则会有很严格的限制:三个能级的两个需要“偶极允许”,而另外一个必须是“偶极禁止”。由于激光光子固有的相干性,在原子系统中,很多现象都很难达到,但是在光学系统中,这很容易看到及得到验证。近年来,使用微耦合的共振腔来实现类EIT效应已经被提出,使得传统的量子效应被带到了光学领域。等离子诱导透明效应类似于电磁诱导透明效应,它能够在等离子体的系统之中通过模拟来实现一些光学特性,比如慢光效应。现在,在许多不同类型的物理系统中均有类EIT效应的存在,比如:金属纳米粒子阵列,光电偶极天线,等离子波导系统。  本文中,我们提出了利用一种非对称的双侧耦合腔结构来实现EIT效应,将腔的宽度及与直波导的耦合距离作为变量来实现EIT现象。与之前的类EIT结构不同,该结构更紧凑以及更容易制造。在这个新的结构中,我们使用两个腔的第二个共振模式的相消干涉来实现EIT现象。通过使用二维的时域有限差分法,在一系列的不同腔宽以及不同耦合半径下得到的透射谱中,我们得到了以下结论:高的透射率往往伴随着相应的低的质量因子,而这个结论对将来的EIT效应的研究具有非常重要的作用。  本文的研究工作为:  (1)提出了一种非对称的双侧耦合腔结构来实现类EIT效应,研究其中各个参数对诱导峰的影响,实现最优结构。  (2)对诱导峰的透射率及质量因子的关系做相应的研究,发现高的透射率往往伴随着相应的低的质量因子。我们能够在许多其他的MIM结构里找到与这个结果相同的规律。
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