專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低損耗表面等離子激元光波導(dǎo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光波導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低損耗表面等離子激元光波導(dǎo)。
背景技術(shù)：
表面等離子激元是由光和金屬表面自由電子的相互作用引起的一種電磁波模式。 這種模式存在于金屬與介質(zhì)界面附近，其場(chǎng)強(qiáng)在界面處達(dá)到最大，且在界面兩側(cè)均沿垂直于界面的方向呈指數(shù)式衰減。表面等離子激元具有較強(qiáng)的場(chǎng)限制特性，可以將場(chǎng)能量約束在空間尺寸遠(yuǎn)小于其自由空間傳輸波長(zhǎng)的區(qū)域，且其性質(zhì)可隨金屬表面結(jié)構(gòu)變化而改變。 在適當(dāng)?shù)慕饘倥c介質(zhì)組成的表面等離子激元光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，橫向光場(chǎng)分布可被限制在幾十納米甚至更小的范圍內(nèi)，能夠超過(guò)衍射極限的限制。表面等離子激元已在納米光子學(xué)領(lǐng)域中顯示出巨大的應(yīng)用潛力，并為實(shí)現(xiàn)高集成度納米光子芯片提供了可能。模場(chǎng)限制能力和傳輸損耗是表征表面等離子激元光波導(dǎo)模式特性的兩個(gè)重要參數(shù)。傳統(tǒng)的表面等離子激元光波導(dǎo)主要包括金屬/介質(zhì)/金屬型和介質(zhì)/金屬/介質(zhì)型兩類(lèi)結(jié)構(gòu)。其中，介質(zhì)/金屬/介質(zhì)型光波導(dǎo)傳輸損耗較低，但較差的模場(chǎng)限制能力制約了其在高集成度光路中的應(yīng)用；另一方面，金屬/介質(zhì)/金屬型光波導(dǎo)具有很強(qiáng)的模場(chǎng)限制能力，但其傳輸損耗太大，導(dǎo)致其無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離光信號(hào)的傳輸。解決傳統(tǒng)表面等離子激元光波導(dǎo)模場(chǎng)限制能力和傳輸損耗之間的矛盾，開(kāi)發(fā)具有新特性的表面等離子激元光波導(dǎo)一直是研究人員努力的方向。在波導(dǎo)中引入高折射率的材料(例如半導(dǎo)體材料)作為介質(zhì)層可以縮小波導(dǎo)的整體尺寸并提高模場(chǎng)限制能力，但是隨之引起的傳輸損耗會(huì)明顯增大。為解決該問(wèn)題，本發(fā)明在上述含有高折射率介質(zhì)的表面等離子激元光波導(dǎo)原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)引入高、低折射率介質(zhì)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，得到的新型表面等離子激元光波導(dǎo)同時(shí)具備較低傳輸損耗和較強(qiáng)的模場(chǎng)限制能力。由于低折射率介質(zhì)區(qū)域可以采用空氣或其它氣體填充，該波導(dǎo)的傳輸損耗可以得到顯著降低，另一方面場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)得到進(jìn)一步加強(qiáng)。此外由于所提波導(dǎo)的高折射率介質(zhì)層可以采用半導(dǎo)體材料，因此該二維結(jié)構(gòu)可與半導(dǎo)體平面芯片加工工藝匹配，易應(yīng)用于高集成度的光波導(dǎo)芯片中，對(duì)于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成光路具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服含有高折射率介質(zhì)的表面等離子激元光波導(dǎo)傳輸損耗大的缺陷，提出一種同時(shí)具備低傳輸損耗和較強(qiáng)場(chǎng)限制能力的表面等離子激元光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種同時(shí)具備低傳輸損耗和強(qiáng)場(chǎng)約束能力的表面等離子激元光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其橫截面包括介質(zhì)基底層、位于介質(zhì)基底層上的高折射率介質(zhì)區(qū)域、高折射率介質(zhì)區(qū)域上方的金屬層、被高折射率介質(zhì)區(qū)域和金屬層包圍的低折射率介質(zhì)區(qū)域以及包層；其中，高折射率介質(zhì)區(qū)域的寬度范圍為所傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)的0. 06-0. 4倍，高度范圍為所傳輸?shù)墓庑盘?hào)的波長(zhǎng)的0. 06-0. 4倍，低折射率介質(zhì)區(qū)域上方與金屬層下方相接，且低折射率介質(zhì)區(qū)域的寬度范圍為高折射率介質(zhì)區(qū)域?qū)挾鹊?. 15-0. 9倍，其高度范圍為高折射率介質(zhì)區(qū)域?qū)挾鹊?. 15-0. 9倍，金屬層的寬度大于低折射率介質(zhì)區(qū)域的寬度且不大于高折射率介質(zhì)區(qū)域的寬度；高折射率介質(zhì)的材料折射率高于介質(zhì)基底層、低折射率介質(zhì)區(qū)域、以及包層的材料折射率，介質(zhì)基底層的材料折射率大于1. 4，介質(zhì)基底層、低折射率介質(zhì)區(qū)域和包層的材料可為相同材料或不同材料，介質(zhì)基底層、低折射率介質(zhì)區(qū)域和包層的材料折射率的最大值與高折射率介質(zhì)的材料折射率的比值小于0. 75。所述結(jié)構(gòu)中金屬層的材料為能產(chǎn)生表面等離子激元的金、銀、鋁、銅、鈦、鎳、鉻中的任何一種、或是各自的合金、或是上述金屬構(gòu)成的復(fù)合材料。所述結(jié)構(gòu)中高折射率介質(zhì)區(qū)域與低折射率介質(zhì)區(qū)域共同構(gòu)成的區(qū)域的截面的外輪廓形狀為正方形、矩形、或梯形中的任何一種。所述結(jié)構(gòu)中低折射率介質(zhì)區(qū)域的截面的形狀為正方形、矩形、圓形、橢圓形或梯形中的任何一種。本發(fā)明的表面等離子激元光波導(dǎo)具有以下優(yōu)點(diǎn)1.所提表面等離子激元光波導(dǎo)的低折射率介質(zhì)區(qū)域的材料可以采用二氧化硅等低折射率材料或者其它低折射率聚合物材料，也可以采用空氣及其它氣體填充，其傳輸損耗可以得到顯著降低，另一方面場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)得到進(jìn)一步加強(qiáng)，傳統(tǒng)的基于高折射率介質(zhì)的表面等離子激元光波導(dǎo)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。2.所提表面等離子激元光波導(dǎo)與現(xiàn)有的基于低折射率的表面等離子激元光波導(dǎo)相比，其尺寸明顯縮小，提高了集成度，同時(shí)保持較低的傳輸損耗。與基于高折射率的表面等離子激元光波導(dǎo)相比，其傳輸損耗大大降低，同時(shí)保持了亞波長(zhǎng)模場(chǎng)限制能力。3.由于所提表面等離子激元光波導(dǎo)的高折射率介質(zhì)層可以采用半導(dǎo)體材料，該二維結(jié)構(gòu)可與半導(dǎo)體平面芯片加工工藝匹配，易應(yīng)用于高集成度的光波導(dǎo)芯片中。


圖1是所述表面等離子激元光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖。區(qū)域1為金屬層，其寬度為Wm， 高度為hm ；區(qū)域2為低折射率介質(zhì)區(qū)，其寬度為W1,高度為Ill ；區(qū)域3為高折射率介質(zhì)區(qū)，其寬度為W，高度為hh ；區(qū)域4為介質(zhì)基底層；區(qū)域5為包層。圖2是實(shí)例1、2所述表面等離子激元光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)圖。201為金屬基底層，nm為其折射率，Wffl為其寬度，hm為其高度；202為低折射率介質(zhì)區(qū)，H1為其折射率，W1為其寬度， hx為其高度；203為高射率介質(zhì)區(qū)，nh為其折射率，W為其寬度，hh為其高度；204為介質(zhì)基底層，ns為其折射率；205為包層，nc為其折射率。圖3是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例1所述表面等離子激元光波導(dǎo)的表面等離子激元模式光場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線。其中，圖3(a)為電場(chǎng)強(qiáng)度Y分量沿X軸方向的分布曲線，圖3 (b)為電場(chǎng)強(qiáng)度Y分量沿Y軸方向的分布曲線。圖4是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例1所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的有效折射率隨寬度W1的變化曲線。圖5是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例1所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的傳輸距離隨寬度W1的變化曲線。圖6是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例1所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸
4的表面等離體激元模式的歸一化有效模場(chǎng)面積隨寬度W1的變化曲線圖7是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例2所述表面等離子激元光波導(dǎo)的表面等離子激元模式光場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線。其中，圖7(a)為電場(chǎng)強(qiáng)度Y分量沿X軸方向的分布曲線，圖7 (b)為電場(chǎng)強(qiáng)度Y分量沿Y軸方向的分布曲線。圖8是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例2所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的有效折射率隨寬度W1的變化曲線。圖9是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例2所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的傳輸距離隨寬度W1的變化曲線。圖10是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1.55 μ m時(shí)實(shí)例2所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的歸一化有效模場(chǎng)面積隨寬度W1的變化曲線
具體實(shí)施例方式表面等離子波的模式特性是表征表面等離子激元光波導(dǎo)的重要指標(biāo)。其中模式特性參數(shù)主要包括有效折射率實(shí)部、傳輸距離和歸一化有效模場(chǎng)面積。傳輸距離L定義為任一界面上電場(chǎng)強(qiáng)度衰減為起始值Ι/e時(shí)的距離，其表達(dá)式為L(zhǎng)=入/TWlm (neff)](1)其中Im(nrff)為模式有效折射率的虛部，λ為傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)。有效模場(chǎng)面積的計(jì)算表達(dá)式如下Aeff = ( f f E (x, y) 2dxdy)2/ f f E (χ, y) |4dxdy (2)其中，Arff為有效模場(chǎng)面積，E(x，y)為表面等離子波的電場(chǎng)。歸一化有效模場(chǎng)面積為(2)式計(jì)算得到的有效模場(chǎng)面積與衍射極限小孔面積之比。衍射極限小孔的面積定義如下A0 = λ 2/4(3)其中，Atl為衍射極限小孔面積，λ為傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)。因此，歸一化有效模場(chǎng)面積A為A = AeffAtl(4)歸一化有效模場(chǎng)面積的大小表征模式的模場(chǎng)限制能力，該值小于1的情形對(duì)應(yīng)亞波長(zhǎng)的尺寸約束。實(shí)例1 高、低折射率介質(zhì)區(qū)域的材料折射率相差較大的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)圖2是實(shí)例1所述表面等離子激元光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)圖。201為金屬基底層，nm為其折射率，Wffl為其寬度，hm為其高度；202為低折射率介質(zhì)區(qū)，H1為其折射率，W1為其寬度，hx 為其高度；203為高射率介質(zhì)區(qū)，nh為其折射率，W為其寬度，hh為其高度；204為介質(zhì)基底層，ns為其折射率；205為包層，nc為其折射率。在本實(shí)例中，傳輸?shù)墓庑盘?hào)的波長(zhǎng)選定為1. 55 μ m，201的材料為銀，在1. 55 μ m波長(zhǎng)處的折射率為0. 1453+i*ll. 3587 ；202和205的材料設(shè)為空氣，其折射率為1 ；203的材料設(shè)為硅，其折射率為3. 5 ；204的材料設(shè)為二氧化硅，其折射率為1. 5。在本實(shí)例中，201的寬度 Wm = 300nm，高度 hm = IOOnm ；202 的高度 Ii1 = 50nm ；203 的寬度W = 300nm,高度hh = 300nm ；202的寬度W1的取值范圍為50_250nm。
使用全矢量有限元方法對(duì)本實(shí)施例中的上述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，計(jì)算得到 1. 55 μ m波長(zhǎng)處表面等離子激元模式的模場(chǎng)分布及模式特性。圖3是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例1所述表面等離子激元光波導(dǎo)的表面等離子激元模式光場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線，其中202的寬度W1 = lOOnm。其中，圖3(a)為電場(chǎng)強(qiáng)度Y分量沿X軸方向的分布曲線，圖3 (b)為電場(chǎng)強(qiáng)度Y分量沿Y軸方向的分布曲線。 由圖3可見(jiàn)，所述表面等離子激元光波導(dǎo)光場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度曲線在低折射率介質(zhì)區(qū)域內(nèi)有明顯的場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。圖4是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的有效折射率隨寬度W1的變化曲線。由圖4可見(jiàn)，所述光波導(dǎo)的表面等離子激元模式的有效折射率隨寬度W1增大而減小。圖5是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的傳輸距離隨寬度W1的變化曲線。由圖5可見(jiàn)，所述光波導(dǎo)的表面等離子激元模式的傳輸距離介于21 65微米之間，且隨寬度W1增大而增大。相同條件下用高折射率介質(zhì)替換低折射率介質(zhì)(對(duì)應(yīng)W = 300nm, hh = 300nm, W1 = hx = 0，其它參數(shù)保持不變)，得到的傳統(tǒng)高折射率表面等離子激元光波導(dǎo)模式的傳輸距離為18微米。可知，所述光波導(dǎo)具有更低的傳輸損耗。圖6是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的歸一化有效模場(chǎng)面積隨寬度W1的變化曲線。由圖6可見(jiàn)，所述光波導(dǎo)的表面等離子激元模式的模場(chǎng)面積隨寬度W1增大而減小，同時(shí)由圖可知?dú)w一化有效模場(chǎng)面積仍然很小，且遠(yuǎn)小于1，說(shuō)明所述光波導(dǎo)具有亞波長(zhǎng)的模場(chǎng)限制能力。實(shí)例2 高、低折射率介質(zhì)區(qū)域的材料折射率相差較小的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)例2所述表面等離子激元光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。201為金屬基底層，nm為其折射率，Wffl為其寬度，hm為其高度；202為低折射率介質(zhì)區(qū)，H1為其折射率，W1為其寬度，hx為其高度；203為高射率介質(zhì)區(qū)，nh為其折射率，W為其寬度，hh為其高度；204為介質(zhì)基底層， ns為其折射率；205為包層，nc為其折射率。在本實(shí)例中，傳輸?shù)墓庑盘?hào)的波長(zhǎng)選定為1. 55 μ m，201的材料為銀，在1. 55 μ m波長(zhǎng)處的折射率為0. 1453+i*ll. 3587 ；202的材料設(shè)為氮化硅，其折射率為2 ；203的材料設(shè)為硅，其折射率為3. 5 ；204的材料設(shè)為二氧化硅，其折射率為1. 5 ；205的材料設(shè)為空氣，其折射率為1。在本實(shí)例中，201的寬度 Wm = 300nm,高度 hm = IOOnm ；202 的高度 Ii1 = 50nm ；203 的寬度W = 300nm,高度hh = 300nm ；202的寬度W1的取值范圍為50_250nm。使用全矢量有限元方法對(duì)本實(shí)施例中的上述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，計(jì)算得到 1. 55 μ m波長(zhǎng)處表面等離子激元模式的模場(chǎng)分布及模式特性。圖7是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例所述表面等離子激元光波導(dǎo)的表面等離子激元模式光場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線，其中202的寬度W1 = lOOnm。其中，圖7(a)為電場(chǎng)強(qiáng)度Y分量沿X軸方向的分布曲線，圖7 (b)為電場(chǎng)強(qiáng)度Y分量沿Y軸方向的分布曲線。 由圖7可見(jiàn)，所述表面等離子激元光波導(dǎo)光場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度曲線在低折射率介質(zhì)區(qū)域內(nèi)有明顯的場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。圖8是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的有效折射率隨寬度W1的變化曲線。由圖8可見(jiàn)，所述光波導(dǎo)的表面等離子激元模式的有效折射率隨寬度W1增大而減小。圖9是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1. 55 μ m時(shí)實(shí)例所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的傳輸距離隨寬度W1的變化曲線。由圖9可見(jiàn)，所述光波導(dǎo)的表面等離子激元模式的傳輸距離介于20 41微米之間，且隨寬度W1增大而減小。相同條件下用高折射率介質(zhì)替換低折射率介質(zhì)(對(duì)應(yīng)Wh = 300nm, hh = 300nm, W1 = hx = 0，其它參數(shù)保持不變)，得到的傳統(tǒng)高折射率表面等離子激元光波導(dǎo)模式的傳輸距離為18微米。可知，所述光波導(dǎo)具有更低的傳輸損耗。圖10是傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)為1.55 μ m時(shí)實(shí)例所述表面等離子激元光波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)谋砻娴入x體激元模式的歸一化有效模場(chǎng)面積隨寬度W1的變化曲線。由圖10可見(jiàn)，所述光波導(dǎo)的表面等離子激元模式的模場(chǎng)面積隨寬度W1增大而減小。同時(shí)由圖可知?dú)w一化有效模場(chǎng)面積仍然很小，且遠(yuǎn)小于1，說(shuō)明所述光波導(dǎo)具有亞波長(zhǎng)的模場(chǎng)限制能力。實(shí)例1和實(shí)例2的仿真結(jié)果表明，本發(fā)明所涉及的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的高、低折射率介質(zhì)區(qū)域可以采用折射率相差較大的材料實(shí)現(xiàn)，也可以采用折射率相差較小的材料實(shí)現(xiàn)。最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上各附圖中的實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的表面等離子激元光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，但非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)具備低傳輸損耗和強(qiáng)場(chǎng)約束能力的表面等離子激元光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其橫截面包括介質(zhì)基底層、位于介質(zhì)基底層上的高折射率介質(zhì)區(qū)域、高折射率介質(zhì)區(qū)域上方的金屬層、被高折射率介質(zhì)區(qū)域和金屬層包圍的低折射率介質(zhì)區(qū)域以及包層；其中，高折射率介質(zhì)區(qū)域的寬度范圍為所傳輸光信號(hào)的波長(zhǎng)的0. 06-0. 4倍，高度范圍為所傳輸?shù)墓庑盘?hào)的波長(zhǎng)的0. 06-0. 4倍，低折射率介質(zhì)區(qū)域上方與金屬層下方相接，且低折射率介質(zhì)區(qū)域的寬度范圍為高折射率介質(zhì)區(qū)域?qū)挾鹊?. 15-0. 9倍，其高度范圍為高折射率介質(zhì)區(qū)域?qū)挾鹊?0. 15-0. 9倍，金屬層的寬度大于低折射率介質(zhì)區(qū)域的寬度且不大于高折射率介質(zhì)區(qū)域的寬度；高折射率介質(zhì)的材料折射率高于介質(zhì)基底層、低折射率介質(zhì)區(qū)域、以及包層的材料折射率，介質(zhì)基底層的材料折射率大于1. 4，介質(zhì)基底層、低折射率介質(zhì)區(qū)域和包層的材料可為相同材料或不同材料，介質(zhì)基底層、低折射率介質(zhì)區(qū)域和包層的材料折射率的最大值與高折射率介質(zhì)的材料折射率的比值小于0. 75。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)中金屬層的材料為能產(chǎn)生表面等離子激元的金、銀、鋁、銅、鈦、鎳、鉻中的任何一種、或是各自的合金、或是上述金屬構(gòu)成的復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)中高折射率介質(zhì)區(qū)域與低折射率介質(zhì)區(qū)域共同構(gòu)成的區(qū)域的截面的外輪廓形狀為正方形、矩形、或梯形中的任何一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)中低折射率介質(zhì)區(qū)域的截面的形狀為正方形、矩形、圓形、橢圓形或梯形中的任何一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有低傳輸損耗的表面等離子激元光波導(dǎo)，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的橫截面包括介質(zhì)基底層(4)、位于介質(zhì)基底層上的高折射率介質(zhì)區(qū)域(3)、位于高折射率介質(zhì)區(qū)域上的金屬層(1)、被高折射率介質(zhì)區(qū)域和金屬基底層包圍的低折射率介質(zhì)區(qū)域(2)以及包層(5)。金屬層下方的高折射率介質(zhì)區(qū)域可顯著地縮小該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光場(chǎng)分布范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸光場(chǎng)的二維亞波長(zhǎng)約束；同時(shí)低折射率介質(zhì)區(qū)域的存在，使得該波導(dǎo)仍能保持較低的傳輸損耗。所述光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)克服了現(xiàn)有表面等離子激元光波導(dǎo)在光場(chǎng)限制能力和傳輸損耗之間的矛盾，為超高集成度光波導(dǎo)芯片的實(shí)現(xiàn)提供可能。
文檔編號(hào)G02B6/122GK102169206SQ20111010830
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者劉婭, 卞宇生, 蘇亞林, 鄭錚 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)