表面等离子波导端耦合腔系统中散射特性的研究

论文摘要

表面等离子激元是量子信息处理的理想载体,具有克服衍射极限、纳米尺度操纵光、易集成等优点,为实现光子器件的集成化和小型化提供了可能。本文使用量子和经典两种方法研究表面等离子波导端耦合腔系统中的散射特性。基于表面等离子波导端耦合腔构成的非厄米量子系统研究了表面等离子激元的散射特性。通过求解系统的本征值方程得到表面等离子激元的透射振幅和反射振幅。对于相同频率腔与表面等离子波导耦合的系统,在波长1513 nm和1589 nm处出现两个明显的反射（透射）峰。研究发现:反射（透射）峰随波导-腔间耦合强度的增加逐渐变宽,而共振峰值大小不变;随着腔损耗的增大,反射峰值减小,透射峰值增加,而峰值位置不变;随着腔间耦合强度的增加,反射（透射）峰间距变宽,而带宽和峰值大小无明显变化。对于不同频率腔与表面等离子波导端耦合的系统,在异常点（波长1446 nm和1556 nm）处出现双带单向无反射。该结构在较宽波导-腔比值范围、较宽腔间耦合强度范围和较大腔损耗条件下实现双带单向无反射。基于金属-电介质-金属波导端耦合纳米共振器构成的经典系统研究了双带单向无反射现象。使用耦合模方程验证模拟结果的可行性,数值模拟和分解析计算结果保持很好的一致性。结果表明:双带单向无反射现象出现在异常点（频率205.20 THz和194.56 THz）处,而且双带单向无反射在反对称模式（对称模式）下对共振器间距s（半径r）变化不敏感,在对称模式（反对称模式）下随间距s（半径r）的增加发生蓝移（红移）。我们设计的表面等离子波导端耦合腔的非厄米系统只需要两个腔就能实现双带单向无反射现象,且具有较高的品质因子,在量子信息处理与设计表面等离子器件方面具有潜在的应用价值。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵菲

导师: 张英俏

关键词: 表面等离子激元,传输特性,波导

来源: 延边大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学,物理学

单位: 延边大学

分类号: O53;O413.1

总页数: 52

文件大小: 3473K

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