带有对称三角肋的混合表面等离子体波导

• 作者: 孔祥瑞 尹少杰 段晓宁 王志斌 董伟 邓玉萍
• 来源期刊: 中国激光
• 学科: 工学
• 关键词: 光电子学 等离子体激元 混合表面等离子体波导 有限元法 模式特性 制作误差容忍度
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 微纳光学
• 页码范围: 297-304
• 页数: 8页
• 分类号: TN252
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CJL202047.0313001

摘要

设计了一种金属三角肋和增益介质三角肋完全对称并带有圆柱形空气缝隙的新型混合等离子体波导结构.采用COMSOL Multiphysics软件,分别仿真了波导的二维和三维耦合电场分布模型,并基于有限元法分析了波导的模式特性.研究结果表明:当工作波长为1550 nm时,设计的波导结构具有很强的光场约束能力、超长的传输距离、超低的传输损耗和增益阈值.对波导的结构参数进行了优化,当波导的有效模场面积达到0.0022λ2时,波导的传输距离能够达到69805 nm,传输损耗低至0.0017;基于此波导的激光器也具有很低的增益阈值,为49.3 cm-1.最后研究了实际制备过程中可能出现的制作误差对波导性能的影响,并分析得出此波导结构对制作误差具有较高的容忍度.与同类型带有空气缝隙的波导结构相比,此波导的综合性能更优,在各种集成纳米光子设备中具有很大的应用潜力.