基于金属-绝缘体-金属波导耦合纳米腔的等离子体三波分复用结构

徐思宇; 张兆健; 何新; 韩云鑫; 张晶晶; 黄杰; 陈丁博; 杨俊波

doi:10.3788/IRLA201948.0221001

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于金属-绝缘体-金属波导耦合纳米腔的等离子体三波分复用结构

徐思宇, 张兆健, 何新, 韩云鑫, 张晶晶, 黄杰, 陈丁博, 杨俊波

文章导航 > 红外与激光工程 > 2019 > 48(2): 221001-0221001(7)

徐思宇, 张兆健, 何新, 韩云鑫, 张晶晶, 黄杰, 陈丁博, 杨俊波. 基于金属-绝缘体-金属波导耦合纳米腔的等离子体三波分复用结构[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 221001-0221001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0221001

引用本文:

Xu Siyu, Zhang Zhaojian, He Xin, Han Yunxin, Zhang Jingjing, Huang Jie, Chen Dingbo, Yang Junbo. Plasmonic triple-wavelength demultiplexing structure based on metal-insulator-metal waveguides side-coupled with nanoring cavities[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 221001-0221001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0221001

Citation:

Xu Siyu, Zhang Zhaojian, He Xin, Han Yunxin, Zhang Jingjing, Huang Jie, Chen Dingbo, Yang Junbo. Plasmonic triple-wavelength demultiplexing structure based on metal-insulator-metal waveguides side-coupled with nanoring cavities[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 221001-0221001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0221001

基于金属-绝缘体-金属波导耦合纳米腔的等离子体三波分复用结构

doi: 10.3788/IRLA201948.0221001

1.
国防科技大学文理学院,湖南长沙 410073

基金项目:

国家自然科学基金（6090700361671455）;NUTD（JC13-02-13，ZK17-13-01）;湖南省自然科学基金（13JJ3001）;新世纪大学优秀人才计划（NCET-12-0142）

详细信息

作者简介:
徐思宇(1994-),男,硕士生,主要从事微纳米光电子技术方面的研究。Email:13149600390@163.com

中图分类号: TN256

Plasmonic triple-wavelength demultiplexing structure based on metal-insulator-metal waveguides side-coupled with nanoring cavities

1.
College of Liberal Arts and Sciences,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China

摘要: 从理论上和数值上研究了一种基于金属-绝缘体-金属波导耦合纳米腔的等离子体三波分复用结构。该结构由三个输出通道组成，每个通道由两个纳米腔分布于直波导两侧。通过改变环的几何参数、填充介质和内圆和外圆的相对位置，可以动态地调节每个通道的反射和透射光谱。最后，根据三个通道的反射和透射特性，研究了在三个通信波长1 310、1 490和1 550 nm处实现的解复用，并具有优良的性能。将时域耦合模理论和时域有限差分法（FDTD）结合起来进行仿真和分析，为芯片集成全光电路的应用提供了可能。
- 等离子体 /
- 解复用 /
- 时域有限差分法 /
- 金属绝缘体金属 /
- 纳米腔
Abstract: A plasmonic triple-wavelength demultiplexing structure based on metal-insulator-metal waveguides side-coupled with nanoring cavities was proposd by studying theoretically and numerically. The structure consisted of three output channels, each of which was sandwiched by two nanoring cavities. By changing the filling medium of the ring and the relative position of the inner and outer circle, the reflection and transmission spectrum of each channel could be dynamically tunable. Finally, according to the reflection and transmission characteristics of three channels, the demultiplex at three telecommunication wavelengths 1 310 nm, 1 490 nm and 1 550 nm with excellent performance was studied. Temporal coupled-mode (CMT) theory and finite-difference time-domain (FDTD) method are applied to simulation and analysis, and this work can find potential applications for on-chip integrated all-optical circuits.
- plasmonic /
- demultiplexing /
- finite-difference time-domain /
- metal-insulator-metal /
- nanoring cavity

[1]	Neutens P, Dorpe P V, Vlaminck I D, et al. Elec-trical detection of confined gap plasmons in metal-insulator-metal waveg-uides[J]. Nat Photon, 2009, 3:283-286.
[2]	Liu H, Gao Y, Zhu B, et al. A T-shaped high resolution plasmonic demultiplexer based on perturbations of two nanoresonators[J]. Opt Commun, 2015, 334:164-169.
[3]	Zhu Zhendong, Bai Benfeng, Tan Qiaofeng. Resonance characteristics of surface plasmon elements on laminated cylindrical table[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(9):0934001. (in Chinese)
[4]	Zhu Mengjun, Zhang Dawei, Chen Jiannong. Design of broadband near-infrared surface plasmon logic and gate devices[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3):0320003.(in Chinese)
[5]	Dionne J A, Sweatlock L A, Atwater H A. Plasmon slot waveguides:Towards chip-scale propagation with subwavelength-scale localization[J]. Phys Rev B, 2006, 73:035407.
[6]	Johnson P B, Christy R W. Optical constants of the noble metals[J]. Phys Rev B, 1972, 6:4370-4379.
[7]	Li Q, Wang T, Su Y, et al. Coupled mode theory analysis of mode-splitting in coupled cavity system[J]. Opt Exp, 2010, 18:8367-8382.
[8]	Wang G, Lu H, Liu X, et al. Tunable multi-channel wavelength demultiplexer based on MIM plasmonic nanodisk resonators at telecommunication regime[J]. Opt Exp, 2011, 19:3513-3518.
[9]	Chremmos I. Magnetic field integral equation analysis of interactionbetween a surface plasmon polariton and a circular dielectric cavity embedded in the metal[J]. J Opt Soc Amer A, 2009, 26:2623-2633.
[10]	Hu F, Yi H, Zhou Z. Wavelength demultiplexing structure based on arrayed plasmonic slot cavities[J]. Opt Lett, 2011, 36:1500-1502.
[11]	Huang Lingling. Phase control characteristics and applications of the metamaterials based on chiral light field[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6):0634001. (in Chinese)

[1]	吴茴, 彭嘉隆, 江金豹, 李晗升, 徐威, 郭楚才, 张检发, 朱志宏. 等离子体增强型ZnO基纳米线异质结阵列光电探测器 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20240006-1-20240006-9. doi: 10.3788/IRLA20240006
[2]	田爽辰, 李玉娇, 钟钧宇, 李路且, 汪世林. 空间三轴激光陀螺放电区微晶玻璃Li⁺迁移规律研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20220819-1-20220819-8. doi: 10.3788/IRLA20220819
[3]	冯艳硕, 梁密生, 卞晓蒙, 任光辉, 边洪录, 祝连庆. 多元等离子体共振纳米结构的飞秒激光加工与拉曼检测应用 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220522-1-20220522-9. doi: 10.3788/IRLA20220522
[4]	王谦豪, 杨小君, 温文龙, 赵华龙, 李益. 飞秒激光微加工中诱导空气等离子体的超快观测研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230158-1-20230158-11. doi: 10.3788/IRLA20230158
[5]	林佳淼, 项彤, 陈鹤鸣, 潘万乐. 光子晶体双波长电光调制和模分复用集成器件 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20211107-1-20211107-11. doi: 10.3788/IRLA20211107
[6]	赵骥, 杜晓琳, 聂秀丽, 焦美, 李燕, 张亮亮, 张存林. 飞秒等离子体间非线性作用对超高频电磁波影响的研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20210108-1-20210108-7. doi: 10.3788/IRLA20210108
[7]	李钱陶, 李定, 王潺, 熊长新, 杨长城. Ta₂O₅/Al₂O₃激光陀螺反射镜等离子体环境稳定性研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200064-20200064. doi: 10.3788/IRLA20200064
[8]	刘潇明, 赵长明, 张子龙. 高超声速目标相干双频激光雷达探测技术 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1105005-1105005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1105005
[9]	吴少强, 冯向华, 卫正统, 吴天昊. 聚合物波导光栅耦合器的衍射场仿真 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 422001-0422001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0422001
[10]	韩晶, 邵雅斌, 王君, 肇欣, 高亚臣. 带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射特性 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 721001-0721001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0721001
[11]	赵骥, 赵晓凡, 张亮亮, 张存林. 飞秒激光的等离子体吸收太赫兹特性研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1025001-1025001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1025001
[12]	郭旭东, 董亭亭, 付跃刚, 陈驰, 温春超. 圆锥形仿生蛾眼抗反射微纳结构的研制 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 910002-0910002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0910002
[13]	郑直, 聂万胜, 张政, 李金龙, 周思引. 脉冲等离子体对超燃凹腔燃料喷流的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 239005-0239005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0239005
[14]	朱殷, 陈浩, 徐融, 赵飞. 优化的一维激光清理空间碎片流体力学模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 177-182. doi: 10.3788/IRLA201645.S129002
[15]	吴常顺, 冯国英, 刘彩飞. 脉冲激光对单晶硅打孔的研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206007-0206007(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206007
[16]	赵小侠, 罗文峰, 王红英, 杨森林, 朱海燕, 李姝丽, 付福兴, 李院院. 基于LIBS 技术铝合金中铁元素的定量分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 96-101.
[17]	卢志刚, 战仁军, 王晓宇. 激光等离子体声信号特性 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2844-2848.
[18]	许荣杰, 白亚, 宋立伟, 刘鹏. 少数周期光脉冲的初始载波包络相位的测量 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2112-2115.
[19]	郭士亮, 牛力勇, 胡春海, 朱君, 孟靓, 李志全. 半导体增益介质对MSM 等离子体波导的传输损耗补偿研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2289-2294.
[20]	陈世和, 陆继东, 董璇, 潘凤萍, 张曦, 姚顺春, 李军. 不同激光参数下煤粉颗粒流等离子体特性分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 113-118.

点击查看大图

计量

文章访问数: 543
HTML全文浏览量: 81
PDF下载量: 55
被引次数: 0

基于金属-绝缘体-金属波导耦合纳米腔的等离子体三波分复用结构

doi: 10.3788/IRLA201948.0221001

1. 国防科技大学文理学院,湖南长沙 410073

作者简介:
徐思宇(1994-),男,硕士生,主要从事微纳米光电子技术方面的研究。Email:13149600390@163.com

收稿日期: 2018-09-07
修回日期: 2018-10-12
刊出日期: 2019-02-25

基金项目:

国家自然科学基金（6090700361671455）;NUTD（JC13-02-13，ZK17-13-01）;湖南省自然科学基金（13JJ3001）;新世纪大学优秀人才计划（NCET-12-0142）

中图分类号: TN256

关键词:

摘要: 从理论上和数值上研究了一种基于金属-绝缘体-金属波导耦合纳米腔的等离子体三波分复用结构。该结构由三个输出通道组成，每个通道由两个纳米腔分布于直波导两侧。通过改变环的几何参数、填充介质和内圆和外圆的相对位置，可以动态地调节每个通道的反射和透射光谱。最后，根据三个通道的反射和透射特性，研究了在三个通信波长1 310、1 490和1 550 nm处实现的解复用，并具有优良的性能。将时域耦合模理论和时域有限差分法（FDTD）结合起来进行仿真和分析，为芯片集成全光电路的应用提供了可能。