双面金属包覆介质波层模序数的判别方法

在双面金属包覆介质波导中，随着介质层厚度的变化，会出现TM0模与TM1模的分离和简并两种状态，从而影响衰减全反射（ATR）谱中模序数的确认。通过对金属波层的理论分析和实验研究，提出了三种模序数确认方法：本征角计算法、吸收峰全峰半宽比较法和吸收峰峰间距比较法，实现了两种状态下对模序数的准确判断。     

基于时域有限差分法分析等离子波导和介质波导耦合

使用Rsoft软件中的时域有限差分模块Fullwave分析二维介质波导和等离子波导耦合特性,利用软件仿真耦合结构并自动计算出光在介质波导和等离子波导中传输的耦合效率,进而测绘耦合效率随波导尺寸和光波长的变化曲线图,发现MDM导波结构的缝隙宽度和光通信质量密切相关,在确定尺寸下,传输损耗随传输距离成指数衰减.根据分析得到的耦合效率变化规律发现介质波导和等离子波导间距最佳点都应设为15 nm,进而优化波导的几何结构参数后,可以将耦合效率提高到83%.     

过模介质O-波导的传播特性

本文详细分析了过模介质O-波导的全部模式,提出一种简单准确的模式分类法,导出了各本征模分离的特征方程,避免了直接求解复杂的特征方程。讨论了按场分布划分的三类正规模:表面模、界面模和泄漏模以及它们的传播特性,给出了相应的近似解。几个极限结果与文献十分吻合。研究表明,适当选择过模介质O-波导的材料参数和波导尺寸,它的传播特性很容易控制。     

红外介质波导的参数测量

建立在模方程近似解的基础上,考虑LiNbO₃材料的色散特性,提出了一种用可见激光测量红外介质波导主要参数的方法,给出了实验测量结果,并对结果进行了分析讨论,本文提出的方法方便而且可靠,特别是较好地解决了单模波导的参数测量问题,具有较大的实用意义。     

弱导多层平面光波导辐射模的自由空间模近似

本文用自由空间模简化及近似表示弱导多层介质光波导的辐射模.只要辐射方向与介质界面的角度不是很小,近似程度很好.将其应用于求解光栅耦合器的辐射损耗问题,使计算公式简化,用自由空间模计算的结果与用辐射模计算的结果比较接近,也与其它近似方法进行了比较.     

混合谐振模式宽带长波红外超表面吸收器研究

为了满足红外探测器件集成化和对红外宽光谱范围吸收的需求,设计了一种工作在长波红外波段(8~14μm)的超宽带、高吸收、极化不敏感的超材料吸收器。通过在金属-介质-金属三层异质的超材料吸收器结构的顶部金属周围镶嵌一层介质形成超表面,以增加谐振强度和吸收带宽。在8~13.6μm的带宽范围内,该结构有超过90%的平均吸收率,覆盖了大部分长波红外大气窗口波段,对红外探测领域有着重要意义。研究结果表明:镶嵌的金属-介质组成的介质波导模式和谐振腔模式的结合以及传播型表面等离激元模式的激发是形成宽带高吸收的主要原因,并且谐振模式的谐振波长可以通过相关参数来进行调控。本文的研究结果为可调谐宽带长波红外吸收材料的设计提供参考,该设计方法可推广到中波红外波段、甚至长波红外或其它波段。     

双面金属包覆介质波导的直接耦合方法

根据双面金属包覆介质波导的特殊性质，提出了一种新的波导耦合方法，这种技术在不用棱镜、光栅和其它元件的情况下，可使光能从金属表面直接耦合进波导。实验结果与理论预言符合得很好。     

基于耦合介质纳米线的深亚波长局域波导

提出了一种基于耦合介质纳米线的深亚波长局域波导,通过两根紧邻的高折射率介质纳米线的耦合,该波导可以将光场有效束缚在纳米线之间的低折射率纳米缝隙中. 计算模拟的结果表明,该波导的有效模场面积达到Λ²₀/200,比单根纳米线波导小一个数量级,这种深亚波长的模场束缚能力可以与表面等离激元混合波导相比拟. 计算模拟的结果还表明,纳米线可能带有的低折射率氧化膜、低折射率衬底的存在、以及纳米线间尺寸存在的一定差异对于该波导结构的实际应用都不会产生很大 关键词： 介质波导 亚波长局域 表面等离激元波导 纳米线     

Compact and broadband waveguide taper based on partial bandgap photonic crystals

Partial bandgap characteristics of parallelogram lattice photonic crystals are proposed to suppress the radiation modes in a compact dielectric waveguide taper so as to obtain high transmittance in a large wavelength range. Band structure of the photonic crystals shows that there exists a partial bandgap, The photonie crystals with partial bandgap are then used as the cladding of a waveguide taper to reduce the radiation loss efficiently. In comparison with the conventional dielectric taper and the complete bandgap photonic crystal taper, the partial bandgap photonic crystal taper has a high transmittance of above 85% with a wide band of 170 nm.     

基于耦合开口方环共振空腔的可控法诺共振研究

基于表面等离子激元理论与金属-介质-金属波导结构提出一个由开口方环共振空腔、挡板及MIM波导组成的波导结构,并使用有限元方法系统地研究了该结构的透射特性.仿真计算结果表明:该结构可以产生法诺共振现象,其共振波长可以通过改变开口方环空腔的长度及开口大小进行调节,该结构敏感度可达1 600nm/RIU,品质因数为1.31×10~5.此外,通过调整方环共振空腔上开口的位置,在波导中产生了双重法诺共振现象,其敏感度可达1 700nm/RIU,品质因数为8.3×10~4.该结构有望在光学集成回路,尤其是纳米生物传感器方面得到比较广泛的应用.