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非线性介质的表面等离子体波导设计和优化
  • ISSN号:1004-4213
  • 期刊名称:《光子学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN252[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室,合肥230039
  • 相关基金:国家自然科学基金(Nos.61101064;51277001;61471001);教育部博士学科点专项基金(No.20123401110009);教育部新世纪优秀人才支持计划(No.NCET-12-0596)资助;安徽省自然基金(Nos.2013SQRL065ZD;1508085JGD03;1508085QF130)
中文摘要:

设计了一种基于非线性介质Si-NC/SiO2的混合表面等离子体波导,利用有限元方法定量分析了这种波导所支持基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度和有效面积与几何结构参数以及非线性介质的依赖关系.分析结果表明,光场主要被限制在非线性区域,通过调节非线性层的厚度以及非线性比例因子,可以实现模式的有效折射率和传播长度等传输特性参数的调节.固定非线性介质比例因子,有效折射率和传播距离随非线性层厚度增加而增大;固定波导尺寸,有效折射率随比例因子增大而增大,传播距离和有效面积较小.最后,根据分析结果对非线性效应进行优化,优化后波导最优结构尺寸为波导宽度为250nm,非线性材料层厚度为100nm,硅层厚度为150nm.

英文摘要:

A kind of hybrid surface plasmonic waveguide based on the nonlinear media of Si-NC/SiO2 was designed.The dependence of the distribution of longitudinal energy flux density,the effective refractive index,the propagation length and the effective area of the fundamental mode of the waveguide,on the geometrical parameters and the nonlinear volume fraction were analyzed by the finite element method.Simulated results reveal that light field is distributed mainly in the nonlinear material.The transmission parameters of the fundamental mode,such as the effective index and propagation length can be adjusted by tuning the size and the volume fraction of nonlinear material.When the volume fraction is given,the effective index and propagation length will increase as the thickness of the nonlinear material increasing.With a certain geometric parameter,the effective index will increase as the volume fraction increasing,the propagation length and the effective area will decrease.Finally,the nonlinear effect was optimized according to the analysis results,and the optimized structure size is given by that,the width of waveguide is 250 nm,the thickness of the nonlinear material layer and silicon layer is 100 nm and 150 nm respectively.

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期刊信息
  • 《光子学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 西安光机所
  • 主编:侯洵
  • 地址:西安市高新区新型工业园信息大道17号47分箱
  • 邮编:710119
  • 邮箱:photo@opt.cn
  • 电话:029-88887564
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4213
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1235/O4
  • 邮发代号:52-105
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,曾获中国光学学会先进期刊奖,中国科学院优秀期刊三等奖,陕西省国防期刊一等奖等
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:20700