基于同心纳米圆环谐振腔的MIM波导的PIA特性研究

本文设计了一种基于同心纳米圆环谐振腔的金属-介质-金属(MIM)表面等离子体光波导(SPW),其中外侧是一个完整的环形谐振腔,而内侧环形谐振腔带有一个微小缺口。利用数值和解析方法分析了不同几何参数下的传输特性。可以发现,当缺口宽度θ=5°,位置φ=45°时,会在波长674nm处产生明显的等离子体诱导吸收(Plasmonic Induced Absorption,PIA)现象。基于此,首先研究了该结构在折射率传感器方面的应用,研究结果表明,其灵敏度超过600nm/RIU,最大品质因子约为700。其次研究了其快光和慢光特性,在PIA传输谷处会产生约-0.081ps的光学延迟,意味着较大的异常色散和快光效应,而在PIA传输谷两侧的传输峰处会分别产生约为0.045ps和0.043ps的光学延迟,意味着较大的正常色散和慢光效应。这种表面等离子体光波导结构在折射率传感器、纳米滤波器、光开关和片上纳米光学器件集成等领域有一定的应用前景。