CN101363939A - 一种表面等离激元同轴光波导结构 - Google Patents

一种表面等离激元同轴光波导结构 Download PDF

Info

Publication number
CN101363939A
CN101363939A CNA2008100718670A CN200810071867A CN101363939A CN 101363939 A CN101363939 A CN 101363939A CN A2008100718670 A CNA2008100718670 A CN A2008100718670A CN 200810071867 A CN200810071867 A CN 200810071867A CN 101363939 A CN101363939 A CN 101363939A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shell
sandwich layer
optical waveguide
coaxial optical
surface phasmon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008100718670A
Other languages
English (en)
Inventor
康俊勇
庄庆瑞
冯夏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CNA2008100718670A priority Critical patent/CN101363939A/zh
Publication of CN101363939A publication Critical patent/CN101363939A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

一种表面等离激元同轴光波导结构，涉及一种光波导。提供一种有利于传播光信号的表面等离激元同轴光波导结构。设有圆柱形芯层和管状壳层，圆柱形芯层为金属芯层，壳层为宽带隙介质壳层。以金属为芯层的表面等离激元同轴线光波导结构，可以使被传播的光信号在波导中得到放大；提供模体积很小的谐振腔，从而提高精细度，有利于提高目标光信号的传播效率。

Description

一种表面等离激元同轴光波导结构
技术领域
本发明涉及一种光波导，特别是涉及一种表面等离激元同轴光波导结构。
背景技术
由于一维纳米结构径向具有小于可见光波长的尺寸，信号光可以有效地沿着纳米结构的轴向传输，具有波导器件的功能，可用于有效连接各个纳米光子学器件或单元，执行集成体系内各种复杂的任务。相对于常规波导器件，半导体纳米光波导由于自身能够发出荧光，可以减小光耦合带来的能量损失。近年来，半导体纳米结构的光波导行为得到广泛地重视，但仍然无法避免能量在信息传输中的损耗。因此，通过何种方式实现纳米集成光路很小尺度内的光信号局域放大成为人们不得不考虑的问题。
公开号为CN1359478的发明专利申请提供一种光波导和光纤绝缘体。用于旋转耦合到所述面的光的该偏振面的光波导包括法拉第效应光纤芯、光纤护层和外层，外层产生永久磁场并同轴地覆盖着掺杂了YIG材料的光纤芯。用具有磁性或能够被磁化的材料制造外层。该磁外层由两个半壳组成。
公开号为CN1461420的发明专利申请提供一种光学开关，具有一个输入波导和两个输出波导，被沟槽分开并位于沟槽周围。输入波导和第一输出波导具有它们各自的芯限定的各自光路；这些光路(和芯)彼此对准或者同轴。这些波导也被沟槽分开，所述沟槽中具有折射率与波导的折射率不同的介质。输入波导和第一输出波导被分开一段距离，该距离不足以影响从输入波导传播到第一输出波导的光信号的传输特性，即使光信号从输入波导到第一输出波导传播时经过不同的折射率。输入波导和第二输出波导通常设置在所述沟槽的同一侧以便从输入波导传播到第二输出波导的光信号不完全穿过所述沟槽。这样，即使光信号从输入波导到第一或者第二输出波导之一传播时经过不同的折射率，光信号在波导之间必须通过的距离足够小，从而不会影响所述信号的光学传输特性。
发明内容
本发明的目有在于提供一种有利于传播光信号的表面等离激元同轴光波导结构。
本发明设有圆柱形芯层和管状壳层，圆柱形芯层为金属芯层，壳层为宽带隙介质壳层。
金属芯层可为金芯层、银芯层、铜芯层或锌芯层等。
壳层可为硅酸锌壳层、氧化锌壳层、二氧化硅壳层、氧化硅壳层、碳化硅壳层、氮化镓壳层、氮化铝壳层或氮化硅壳层等。
金属芯层的直径最好为10～200nm。
壳层的厚度应小于所传播光波的半波长。
当本发明用于传输单模光信号时，光场强度增益在5倍以上。
本发明利用表面等离激元增强辐射效率，使被传播的光信号在表面等离激元同轴光波导中得到放大。此外，如果选用适当的直接带隙半导体材料作为壳层介质材料，还能补偿目标光信号，减小目标光信号的损耗，同时降低噪声光信号，增加传播距离。本发明可采用化学气相沉积的方法制备。
本发明的有益效果是：1)以金属为芯层的表面等离激元同轴线光波导结构，可以使被传播的光信号在波导中得到放大；2)提供模体积很小的谐振腔，从而提高精细度，有利于提高目标光信号的传播效率。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为用有限时域差分法(Finite-Difference Time-Domain，FDTD)模拟图1所示的表面等离激元同轴光波导结构中在表面等离激元作用下的剖面电磁场分布。在图2中，圆柱形金属芯层的直径为50nm，管状壳层的厚度为25nm，芯层金属为锌，壳层介质为硅酸锌，模拟光波长为300nm。
图3为用有限时域差分法模拟本发明的另一个实施例金属锌芯层-二氧化硅壳层同轴光波导结构的剖面电磁场分布。在图3中，圆柱形金属芯层的直径为50nm，管状壳层的厚度为25nm，芯层金属为锌，壳层介质为二氧化硅，模拟光波长为348nm。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
表面等离激元同轴光波导结构如图1所示。该结构由圆柱形金属芯层1和管状宽带隙介质壳层2构成。其中芯层1采用金属锌，介质壳层2采用宽带隙硅酸锌。圆柱形金属芯层直径50nm，管状宽带隙介质壳层的厚度25nm，小于所传播波长为300nm的光波半波长。该结构的制备，可采用石英管为反应腔，以流动氮气为保护气、金属锌粉末为原料，反应形成于单晶硅衬底上。实验测量结果表明，本实施例中表面等离激元提供模体积很小的谐振腔，与同结构内的回音壁模式和波导模式相比，其精细度分别高出10倍和33倍，因此有利于提高目标光信号(300nm)的传播效率。模拟的入射波长为300nm时的电磁场分布如图2所示，可见由于激发了表面等离子振荡，光能量主要分布在金属锌表面，光能量增益在5倍以上，此模拟结果与实验测量数据一致。
实施例2
与实施例1类似，其区别在于采用二氧化硅作为壳层介质材料，从而得到不同的目标波长，该结构对应的目标波长为348nm，模拟的电磁场分布参见图3，光能量增益在5倍以上。可见，通过改变芯层金属材料以及壳层宽带隙介质材料的种类，可以设计不同目标波长的表面等离激元同轴光波导结构。
实施例3
与实施例1类似，其区别在于采用金芯层，金芯层的直径为10nm，壳层介质材料为氧化锌壳层。
实施例4
与实施例1类似，其区别在于采用银芯层，银芯层的直径为100nm，壳层介质材料为氧化硅壳层。
实施例5
与实施例1类似，其区别在于采用铜芯层，铜芯层的直径为200nm，壳层介质材料为碳化硅壳层。
实施例6
与实施例1类似，其区别在于采用银芯层，银芯层的直径为150nm，壳层介质材料为氮化镓壳层。
实施例7
与实施例1类似，其区别在于锌芯层的直径为80nm，壳层介质材料为氮化铝壳层。

Claims (5)

1.一种表面等离激元同轴光波导结构，其特征在于设有圆柱形芯层和管状壳层，圆柱形芯层为金属芯层，壳层为宽带隙介质壳层。
2.如权利要求1所述的一种表面等离激元同轴光波导结构，其特征在于金属芯层为金芯层、银芯层、铜芯层或锌芯层。
3.如权利要求1所述的一种表面等离激元同轴光波导结构，其特征在于壳层为硅酸锌壳层、氧化锌壳层、二氧化硅壳层、氧化硅壳层、碳化硅壳层、氮化镓壳层、氮化铝壳层或氮化硅壳层。
4.如权利要求1或2所述的一种表面等离激元同轴光波导结构，其特征在于金属芯层的直径为10～200nm。
5.如权利要求1或3所述的一种表面等离激元同轴光波导结构，其特征在于壳层的厚度小于所传播光波的半波长。
CNA2008100718670A 2008-09-26 2008-09-26 一种表面等离激元同轴光波导结构 Pending CN101363939A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100718670A CN101363939A (zh) 2008-09-26 2008-09-26 一种表面等离激元同轴光波导结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100718670A CN101363939A (zh) 2008-09-26 2008-09-26 一种表面等离激元同轴光波导结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101363939A true CN101363939A (zh) 2009-02-11

Family

ID=40390401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008100718670A Pending CN101363939A (zh) 2008-09-26 2008-09-26 一种表面等离激元同轴光波导结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101363939A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105552499A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 上海电机学院 等离激元有源波导器件以及用于控制等离激元传播的方法
CN106569300A (zh) * 2016-10-31 2017-04-19 东南大学 一种基于氧化锌纳米管的表面等离子体光波导结构
CN108735806A (zh) * 2018-05-30 2018-11-02 厦门大学 一种产生可控极化率的自旋电流的结构与方法
CN112415655A (zh) * 2020-11-12 2021-02-26 苏州浪潮智能科技有限公司 一种混合等离子体同轴纳米光波导结构及设备
CN114221107A (zh) * 2022-01-24 2022-03-22 南通大学 一种加载表面等离激元结构的介质波导传输线

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105552499A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 上海电机学院 等离激元有源波导器件以及用于控制等离激元传播的方法
CN106569300A (zh) * 2016-10-31 2017-04-19 东南大学 一种基于氧化锌纳米管的表面等离子体光波导结构
CN106569300B (zh) * 2016-10-31 2019-08-13 东南大学 一种基于氧化锌纳米管的表面等离子体光波导结构
CN108735806A (zh) * 2018-05-30 2018-11-02 厦门大学 一种产生可控极化率的自旋电流的结构与方法
CN108735806B (zh) * 2018-05-30 2020-08-11 厦门大学 一种产生可控极化率的自旋电流的结构与方法
CN112415655A (zh) * 2020-11-12 2021-02-26 苏州浪潮智能科技有限公司 一种混合等离子体同轴纳米光波导结构及设备
CN114221107A (zh) * 2022-01-24 2022-03-22 南通大学 一种加载表面等离激元结构的介质波导传输线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Monticone et al. Trapping light in plain sight: embedded photonic eigenstates in zero‐index metamaterials
Nagel et al. Low-index discontinuity terahertz waveguides
Liu et al. Ultra-low-loss high-contrast gratings based spoof surface plasmonic waveguide
Scheuer et al. InGaAsP annular Bragg lasers: theory, applications, and modal properties
Yang et al. Coupled resonances in multiple silicon photonic crystal cavities in all-optical solid-state analogy to electromagnetically induced transparency
Tuniz et al. Interfacing optical fibers with plasmonic nanoconcentrators
CN101363939A (zh) 一种表面等离激元同轴光波导结构
Zhu et al. Optical fiber SPR magnetic field sensor based on photonic crystal fiber with the magnetic fluid as cladding
Yao et al. Dielectric nanoaperture metasurfaces in silicon waveguides for efficient and broadband mode conversion with an ultrasmall footprint
Sırmacı et al. All‐Dielectric Huygens’ Meta‐Waveguides for Resonant Integrated Photonics
Wang et al. Polarization selectivity of the thin-metal-film plasmon-assisted fiber-optic polarizer
Liaw et al. Surface plasmon polaritons of higher-order mode and standing waves in metallic nanowires
Yang et al. Silicon-on-insulator platform for integration of 3-D nanoplasmonic devices
CN103235360A (zh) 模式空间分离的新型光通讯波导
Ooi et al. Plasmonic coupled-cavity system for enhancement of surface plasmon localization in plasmonic detectors
Zhu et al. A low-loss terahertz fiber with crossed rectangular shaped dielectric strips
Zhao et al. Surface plasmon polaritons based optical directional coupler
Li et al. Local strain gauge based on the nanowires ring resonator embedded in a flexible substrate
Lou et al. Optical trapping using transverse electromagnetic (TEM)-like mode in a coaxial nanowaveguide
Dutta Gupta Slow light with symmetric gap plasmon guides with finite width metal claddings
Lu et al. A THz fiber polarization splitter based on anti-resonant hollow-core fiber with the asymmetric dual-suspended cores
Li Anomalous transport of light in photonic crystal
Zhou et al. Realizing Mie resonances in air by means of eccentric hollow metallic cylinders
Zhou et al. Directional couplers based on long-range air-hole assisted subwavelength waveguides
Dong et al. Optical Properties of Bowtie-Type Nanoantennas Integrated Onto a Silicon Waveguide Platform

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20090211