《混合不同金屬包覆介質波導構成納米光器件及性能研究》是依託武漢大學，由林偉華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：混合不同金屬包覆介質波導構成納米光器件及性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：林偉華
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
表面等離激元（SPPs）光波導及器件是實現未來納米集成全光網路的核心技術之一，對它們的研究引起了廣泛興趣並取得了巨大的進展。發展既有效橫截面積小又易於加工集成的高性能SPPs元件是其走向實際套用的重要環節。基於SPPs在不同金屬包覆一維平板波導中傳輸特性的差異及優點，我們提出混合不同金屬波導設計SPPs元器件。本申請項目擬開展如下工作：（1）研究利用混合波導法構建、最佳化設計具有超小橫截面積的SPPs二維波導，並基於該波導設計多種波導元件；（2）利用混合波導法構建SPPs波導與光學超常材料的複合系統，研究波導中傳播SPPs與光學超常材料中局域SPPs的相互耦合機制，開發複合系統在納米光分色、納米光電調製等方面的套用；（3）利用混合波導法設計可實現納米準直、納米聚焦、納米分束等效應的具有周期和非周期光柵結構的SPPs器件。
結題摘要
通信的日益發展和不斷增加的信息處理需求，需要未來有更高速、更高頻寬容量、更高集成度的處理晶片來支撐。然而，傳統微電子晶片逼近物理極限，而以光子為信息載體的光子迴路受衍射效應而難以實現高集成度。表面等離激元（SPPs）是一種局域在金屬與介質界面的電磁波模式，是光子和電子的混合體，具有突破衍射極限的能力，並能將光能束縛在亞波長尺度達到局域增強的效果。SPPs的套用領域在不斷拓展，如納米光器件、生物感測/檢測、信息存儲、納米光刻、納米光源、太陽能電池以及光電探測等方面。本項目基於SPPs特性開展了納米光波導及波導器件、以及光電探測器件等方面的研究，具體如下：（1）提出並開展了利用混合波導法設計三維SPPs波導，獲得了對光束縛力強且橫截面積超小（70nm×80nm）的三維納米SPPs光波導，該波導結構簡單易於加工製備，也易於與其它納米光波導器件集成；（2）基於所設計的三維納米SPPs光波導，設計了多種三維光波導器件，如彎曲波導、定向耦合器、單/雙臂環形共振器、納米聚焦器、Mach-Zehnder干涉器以及三維納米SPPs波導陣列等，這些器件體積小，性能良好，且易於加工和集成，這些器件在納米光波導器件和光通信領域有一定的套用前景；（3）基於所設計的三維納米SPPs波導陣列，探索了在其中實現多種特殊光學現象（如Bloch振盪、周期性聚焦、離散Talbot效應）的可能性，獲得了很好的效果，實現了這些現象在三維納米波導陣列的突破；（4） 研究了超常材料與金屬納米波導構成複合波導結構中SPPs的傳播特性，研究了超常材料對傳播SPPs的局域和調製特性，並設計了超常材料局域SPPs型T型波導分光器件，獲得良好的效果；（5）研究了利用混合波導法設計納米光準直器件，獲得較好的準直光束；（6）研究了一步熱蒸發法直接製備化合物半導體(如ZnS、CdSe )納米管，並利用金屬納米線與ZnS、CdSe 納米管材料構成全納米結構光電探測器件，兩種全納米型光電探測性能良好，其中ZnS納米管-Ag納米線全納米光電探測器開關比高，回響速度快，在紫外光電探測領域具有一定的套用前景。
