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半导体增益介质对MSM 等离子体波导的传输损耗补偿研究

郭士亮 牛力勇 胡春海 朱君 孟靓 李志全

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[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2289-2294.
引用本文: 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[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2289-2294.
Guo Shiliang, Niu Liyong, Hu Chunhai, Zhu Jun, Meng Liang, Li Zhiquan. Compensation for propagation loss by semiconductor gain medium in MSM plasmonic waveguide[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(7): 2289-2294.
Citation: Guo Shiliang, Niu Liyong, Hu Chunhai, Zhu Jun, Meng Liang, Li Zhiquan. Compensation for propagation loss by semiconductor gain medium in MSM plasmonic waveguide[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(7): 2289-2294.

半导体增益介质对MSM 等离子体波导的传输损耗补偿研究

基金项目: 

国家自然科学基金(61172044);河北省自然科学基金(F2012203204)

详细信息
    作者简介:

    郭士亮(1984-),男,博士生,主要从事表面等离子体波导、微型光学传感器件方面的研究。Email:guosl0112@163.com

  • 中图分类号: TN252

Compensation for propagation loss by semiconductor gain medium in MSM plasmonic waveguide

  • 摘要: 为了深入地研究在紫外波长范围内利用增益介质补偿等离子传输损耗,设计了具有半导体增益介质的金属-半导体-金属(Metal-Semiconductor-Metal,MSM)等离子体光波导结构。基于时域有限差分法(FDTD),对该波导结构的传输损耗、有效折射率随几何结构的依赖关系进行了分析。进一步研究了利用II-VI 族半导体ZnO 作为增益介质时的无损传播条件。结果表明,当ZnO 宽度为80 nm 时,MSM 等离子波导可以实现紫外波长范围的无损传播;当ZnO 宽度大于80 nm 时,传播增益明显大于损耗,可以实现等离子极化波的传播放大,为表面等离子体基元纳米激光器技术提供理论依据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-19
  • 修回日期:  2013-12-20
  • 刊出日期:  2014-07-25

半导体增益介质对MSM 等离子体波导的传输损耗补偿研究

    作者简介:

    郭士亮(1984-),男,博士生,主要从事表面等离子体波导、微型光学传感器件方面的研究。Email:guosl0112@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(61172044);河北省自然科学基金(F2012203204)

  • 中图分类号: TN252

摘要: 为了深入地研究在紫外波长范围内利用增益介质补偿等离子传输损耗,设计了具有半导体增益介质的金属-半导体-金属(Metal-Semiconductor-Metal,MSM)等离子体光波导结构。基于时域有限差分法(FDTD),对该波导结构的传输损耗、有效折射率随几何结构的依赖关系进行了分析。进一步研究了利用II-VI 族半导体ZnO 作为增益介质时的无损传播条件。结果表明,当ZnO 宽度为80 nm 时,MSM 等离子波导可以实现紫外波长范围的无损传播;当ZnO 宽度大于80 nm 时,传播增益明显大于损耗,可以实现等离子极化波的传播放大,为表面等离子体基元纳米激光器技术提供理论依据。

English Abstract

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