光子学报
2023, 52(10): 1052415
研究同侧、异侧和反对称双loop-stub(LS)谐振腔侧边耦合波导结构中的多重类电磁诱导透明效应,并利用有限元方法分别对这三种结构的光学透射特性进行数值模拟。结果表明,这三种结构的透射谱、磁场分布和色散强烈地依赖结构参数。着重讨论双LS谐振腔相邻两个stub腔的距离或两个水平分支的距离对透射特性的影响。随着距离的减小,两个LS腔之间的耦合增强,出现多个透射峰和透射谷(即阻带),多重类电磁诱导透明效应显著。此外,讨论了同侧双LS腔波导结构相邻两个stub腔的距离为零时,竖直分支宽度、水平分支宽度、总水平分支长度等参数对透射谱的影响。侧边耦合金属纳米波导结构在未来的集成光学有潜在的应用价值,如滤波器、传感器和慢光装置等。
光学器件 表面等离激元 电磁诱导透明 金属-介质-金属波导 有限元法 光学学报
2022, 42(10): 1023002
兰州大学信息科学与工程学院光电子与电磁信息研究所, 甘肃 兰州 730000
基于表面等离激元提出一种由半圆环谐振空腔、挡板及直波导构成的金属-介质-金属波导结构。当入射光波进入该波导结构时,半圆环谐振腔形成两个较窄的离散态与金属挡板形成较宽的连续态发生干涉效应,并形成两个尖锐非对称的共振谱,即两种模式的Fano共振。运用耦合模式理论和有限元分析方法对结构的传输谱特性进行数值仿真分析,研究结构参数和介质折射率参数对传输品质因数和敏感度特性的影响。通过对结构参数进行优化分析,发现可通过改变结构参数对系统的性能进行灵活的调节和优化,并得到两个模式下的品质因数分别为3.05×10 5和4.59×10 5,对应的灵敏度分别为800 nm/RIU和1160 nm/RIU(RIU为折射率单元)。这种灵活的双重Fano共振结构在纳米生物传感器、非线性光学和慢光研究中具有一定的应用价值。
集成光学 金属-介质-金属波导 Fano共振 半圆环共振腔 品质因数 传感器 表面等离激元 激光与光电子学进展
2020, 57(13): 131301
在可见光到近红外频段，利用时域有限差分数值模拟计算方法，研究了一种多圆环形金属-介质-金属等离子体波导结构的电磁传输特性.结果表明，由于谐振作用，不同波长电磁波能量被分别束缚于圆环中，之后被耦合到各出口端进行传输，从而实现了电磁波的多路分频传输功能.圆环的共振波长与圆环半径之间存在近似线性关系，且随着圆环内填充介质折射率的增大呈现明显的红移现象；各出口端共振波长对应电磁能量的传输率随着介质波导与圆环间耦合厚度的增大而急剧降低.利用电磁波共振理论阐述了电磁能量的谐振束缚现象，与数值模拟结果吻合.研究结果可应用于未来光子集成器件中.
金属-介质-金属波导 多路分频 传输 时域有限差分方法 光学器件 Metal-insulator-metal waveguide Demultiplexing Transmission Finite-difference time-domainmethod Optical devices
设计了一种亚波长圆环形三通道金属-介质-金属(MIM)波导分解复用器。利用时域有限差分(FDTD)法，在可见光到近红外频段研究了该结构的电磁传输特性，发现满足谐振条件的电磁波可以在圆环中发生多级谐振现象。通过优化出口通道在圆环上的位置，成功实现了圆环二、三、四级谐振模式的分离功能。此外，圆环的谐振波长可以通过设置圆环的半径进行调制。该微结构对光波具有束缚与传输功能，解决了光信号谐振模式分离传输问题，在光集成与通讯等方面有较好的应用前景。
光学器件 亚波长结构 金属-介质-金属波导 分解复用器 谐振模 时域有限差分法 激光与光电子学进展
2016, 53(4): 042301
1 西南大学物理科学与技术学院, 重庆400715
2 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 西安710062
本文设计了一个基于内嵌可旋转银纳米方块圆形纳米腔的金属-介质-金属波导滤波器, 并用时域有限差分算法进行了表征。 由于旋转的银纳米方块破坏了圆形纳米腔原有的对称稳态磁场分布, 因而产生了一种新的振动模式。 这种新的振动模式依赖于内嵌旋转银纳米方块的旋转角度和边长。 与没有嵌入银纳米方块和嵌入银纳米方块没有旋转时的金属-介质-金属波导滤波器相比, 内嵌入旋转的银纳米方块的金属-介质-金属波导滤波器对周围介质折射率的微小变化更加敏感。 因此, 该结构在生物传感器方面具有潜在应用。
表面等离极化激元 金属-介质-金属波导 时域有限差分算法 Surface plasmon polaritons metal-insulator-metal waveguide finite-difference time-domain method
西南交通大学信息光子与通信研究中心, 四川 成都 610031
基于微纳波导中的四波混频效应(FWM)可以实现相应的光逻辑功能，研究了在这类非线性波导中，信号噪声对四波混频效应的影响。针对通信系统中常见的高斯噪声，具体分析了在金属-介质-金属(MIM)结构的波导中，输入信号光分别受到幅度噪声、频率噪声、相位噪声以及加性噪声影响之后对四波混频效应的各种影响。结果表明，在相位噪声的平均功率增大到1.44以上时，基于四波混频所产生闲频光的归一化强度小于-40 dB，远低于无噪声时的-18 dB，非线性效率出现较大降低；而当信号光受其他噪声影响时，四波混频产生闲频光的强度与无噪声时基本相同。由此可得，四波混频对相位噪声比较敏感，而其他类型的噪声对四波混频无明显影响。
非线性光学 金属-介质-金属波导 四波混频 高斯噪声 中国激光
2014, 41(s1): s105003
