基于SPPs-CDEW混合模式的亚波长单缝多凹槽结构全光二极管

• 作者: 南向红 摆玉龙 王向贤 祁云平
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 全光二极管 表面等离子体极化激元 非互易导通 消光比
• 年，卷（期）: 2017,（11）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 270-281
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.117102

摘要

全光二极管是集成光子回路上最基本的光子器件,如何有效增强全光二极管的单向透射性,提高消光比一直是学者们研究的重点.当前,利用表面等离极化激元(surface plasmon polaritons,SPPs)和复合衍射衰逝波(composite diffracted evanescent wave,CDEW)的亚波长金属微纳结构构建全光二极管器件还鲜有研究.因此,开发出一种可调制的全光二极管,对未来制备复杂的光子回路具有重要意义.本文提出了一种基于SPPs-CDEW混合模式设计全光二极管的方法和结构,该结构结合纳米缝中的类法布里-珀罗共振效应,利用结构参数对SPPs进行调控,实现了光束单向透过的功能.首先,利用理论推导和有限元算法分析了单缝-对称双凹槽纳米结构的透射增强现象,提出了透射增强和削弱的物理机理.其次,计算出规约化透射率随单狭缝和凹槽对之间距离变化的远场透射谱,给出的理论和数值计算结果符合得很好.最后,通过此透射谱精确确定凹槽的位置和数量,得出上表面对称分布五对增强透射凹槽、下表面六对抑制透射凹槽的最优全光二极管结构,有效增强了全光二极管的单向透射性,提高了消光比,最大消光比可以达到38.3 dB,即正向透射率是反向透射率的6761倍,比已有文献提高了14.6 dB,并在850 nm左右有70 nm宽的工作波长带宽(＞20 dB).本文提出的光二极管结构简单,宽带宽工作,易于集成,耦合效率高,研究结果对光学信号传输、集成光回路、超分辨率光刻等相关领域具有潜在的应用价值.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	摆玉龙	西北师范大学物理与电子工程学院	65	348	10.0	16.0
2	王向贤	兰州理工大学理学院	13	10	2.0	2.0
3	祁云平	西北师范大学物理与电子工程学院	11	21	2.0	4.0
4	南向红	西北师范大学物理与电子工程学院	1	1	1.0	1.0