《高性能表面等離激元慢光和無衍射器件的設計研究》是依託武漢大學，由林偉華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高性能表面等離激元慢光和無衍射器件的設計研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 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）慢光技術是納米集成全光網路的核心技術之一，對它的研究引起了廣泛興趣並取得了重大進展。但光波段金屬的吸收損耗制約了SPPs慢光器件性能的提高，減小金屬固有影響、提高器件性能的合理的設計方法是慢光器件走向套用的重要環節。SPPs無衍射技術可降低傳輸損耗，特別是在納米光集成器件中實現SPPs無衍射傳播可大大提高全光網路的性能。本項目擬設計研究在納米全光網路中有重要套用的高性能SPPs慢光和無衍射器件。首先，在我們前期提出的雙波段SPPs慢光器件基礎上進行改進，用薄金屬壁代替結構中的Bragg反射器，設計多種在傳播方向上尺度超小的新型慢光器件結構，提高透射型SPPs慢光器件的傳輸效率、歸一化延遲頻寬積等制約其實用化的關鍵性能；其次，研究納米金屬波導陣列串聯耦合系統，設計高傳輸效率的集成SPPs無衍射器件。這些研究不僅具有一定的學術價值，而且為兩種器件的實用化奠定一定的基礎。
結題摘要
以慢光技術為代表的光快取、光存儲等是未來晶片以光子技術取代電子技術實現全光網路的核心技術之一，另外在納米集成光器件中實現抑制光傳播衍射，將大大提高光網路的傳輸性能。本項目開展研究如下：（1）設計了超緊湊型的表面等離激元（SPPs）慢光器件（沿傳播方向的幾何長度為1.6μm），工作頻寬高達37THz，同時涵蓋了1310和1550nm兩通訊波段，歸一化延遲頻寬積高達0.44，6倍於最近報導的數值0.071。（2）設計了超緊湊型光學超晶格結構，在具有某些結構參數的超晶格中可激發3個不同THz頻率的Bloch振盪，而在某些特定結構參數的超晶格結構利用共振Zener隧穿效應，可在2THz的工作頻寬內實現只有1/9真空光速的慢光傳輸。（3）研究了金屬橢圓納米環(MENR)顆粒周期陣列的局域表面等離激元共振（LSPR）及折射率感測（RIS）特性，較清晰合理地解釋了決定LSPR共振峰位置的三個因素，觀察到了點陣衍射導致的增強LSPR峰，並總結出了獲得高RIS的顆粒和陣列條件，基於該共振特性的陣列在集成化光學探測儀器設計方面具有一定的套用前景。（4） 研究了兩不同光柵（光柵常數相同但占空比不同）的Lau效應現象，基於交叉譜密度函式獲得兩個不同光柵所產生的Lau條紋強度分布函式，在特定條件下，該效應可獲得對比較高的條紋，該效應在集成可調分光器件設計方面有一定套用前景。（5）研究了兩種激發納米金屬電介質波導陣列（NMDWAs）無衍射傳播模式的方法，實現降低SPPs在NMDWAs中傳播衍射。其一，裁剪入射端面法，入射光垂直於以不同特定角度裁剪的入射端面可分別實現激發第一和第二Brillouin區內的無衍射傳播模式。其二，利用輔助NMDWAs調製光波矢法，在輔助NMDWAs與目標NMDWAs間兩種不同耦合方式下均實現了激發目標NMDWAs的無衍射模式。
