光子学报
2023, 52(12): 1205002
1 天津大学微电子学院 天津市成像与感知微电子技术重点实验室, 天津 300072
2 天津大学 电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
针对可见光通信对硅基光电探测器高响应度的要求,本文利用亚波长金属光栅的异常光学透射现象,提出一种增强与硅基CMOS工艺兼容的金属-半导体-金属光电探测器吸收的方法。采用时域有限差分法,详细分析了光栅周期、光栅高度和狭缝宽度对探测器吸收性能的影响,证明了类法布里-珀罗共振和表面等离子体激元是吸收增强的物理起源。对于波长615 nm的红光通信而言,探测器金属光栅的最佳周期、最佳高度和最佳狭缝宽度分别为580,91,360 nm。与没有亚波长金属光栅结构的探测器相比,本文设计的探测器吸收系数提高了32%。本文研究的MSM探测器结构与CMOS工艺完全兼容,有望在可见光通信芯片中得到实际应用。
可见光通信 光电探测器 亚波长金属光栅 吸收增强 类法布里-珀罗共振 表面等离子体激元 visible light communication photodetector subwavelength metal grating absorption Fabry-Perot-like resonance surface plasmon polariton
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海200093
亚波长金属光栅具有传统光栅所不具有的特殊性质,其透射率与消光比高、光谱宽度宽、偏振性能好,是一种性能优良的光学元件,在亚波长光学元件应用领域中占据重要地位。且其体积小、结构紧凑、易于集成,在光学系统中可减少光路元件、增加系统灵活性,具有改进和取代传统光学器件的潜力。简要介绍了亚波长金属光栅理论分析方面的进展,以及金属光栅结构创新、多维发展、理论模拟向实验制备、适用波段向太赫兹及紫外波段拓展等方面的发展趋势。同时也阐述了亚波长金属光栅在激光器系统、偏振成像、光电探测、薄膜太阳能电池、光学传感等领域广泛的应用前景。
衍射 亚波长金属光栅 形式双折射效应 消光比 激光与光电子学进展
2015, 52(1): 010002