CN210038225U - 一种支持te和tm模式传输的紧凑型波导 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，所述波导支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，在垂直、水平方向上各有三层结构：在垂直方向上第一层结构是高折射率材料Si，第二层结构是低折射率材料SiO2，第三层结构是金属Ag；在水平方向上第一层结构是是高折射率材料Si且与垂直方向的第一层结构一致，第二层结构是低折射率介质空气，第三层结构是金属Ag。所述水平、垂直方向的第二层结构均位于第一层与第三层结构之间。该波导在入射光波长为1550nm的情况下，可在结构依然紧凑且易于实现的同时实现TE、TM模式的传输。
Description
技术领域
本实用新型属于亚波长光子学技术领域，具体涉及一种支持TE 和TM模式传输的紧凑型波导。
背景技术：
偏振态是光的重要特性之一，其矢量特性使得其与物质之间发生错综复杂的相互作用，依此人们得以制作各种各样的光学器件和光学系统。过去的研究主要针对的是空间均匀偏振态，如线偏振、圆偏振等等，对于这种情况，偏振态并不依赖于光束的空间位置。
混合等离激元波导(HPW)一般是由金属层和高折射率介质材料层中间夹着一层低折射率介质材料构成，HPW的性能与中间的低折射率介质层的厚度紧密相关：当介质层厚度较大时，两种模式是分开的，而且通常无法激发等离激元模式；而当介质层厚度减小到一定程度时，两种模式混合叠加成一种新的模式，此时光场主要局限在中间的低折射率介质材料层。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，以改善已有结构性能。
一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，包括以SiO2为衬底由垂直方向和水平方向混合的波导，所述垂直方向的波导由三层材料构成，包括第一层折射率为3.478的高折射率材料Si，第二层折射率为1.44的低折率材料SiO2和第三层的金属材料Ag，所述水平方向的波导由三层材料构成，包括第一层折射率为3.478的高折率材料Si，第二层折射率为1的低折射率材料介质空气和第三层的金属材料Ag，所述垂直方向与水平方向的第二层结构均位于第一层和第三层结构之间。
进一步的，Si高度选取340nm，宽度选取280nm。
光场被很好的限制在低折射率介质层(空气、SiO2)中，同时在结构依然紧凑的情况下，具有低损耗长传播距离的特性。
进一步的，所述波导TM模有效折射率为2.3081+8.2302E-4i，TE 模有效折射率为1.8618+8.1595E-4i。
模式有效折射率的实部代表混合的波导结构中的折射率，而虚部大小决定了混合模式在波导中传播时传输损耗的大小。
本实用新型的优点在于：该种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导结构简单易设计，材料获取容易，制备易实现。能在整体结构依旧紧凑的情况下在垂直与水平方向上实现TM、TE模式的传输，光场被很好的限制在低折射率介质层中且具有低损耗长传播距离的特性。实现了对光偏振态的控制，结构集成度高，在光通信、集成光学领域具有一定的应用价值。
附图说明
图1为实施例同时支持TE、TM模式的混合的波导结构截面示意图。
图2为实施例TE偏振光波导模式分布图。
图3为实施例TM偏振光波导模式分布图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，该同时支持TE、TM模式光波导模式的波导是由三种材料A、B与C构成的结构，分为左右两部分，分别是高折射率介质Si、低折射率介质SiO2与贵金属Ag。对应的SiO2的高度和左右两部分之间空气层的宽度为g。
本实施例中的高折射率介质、低折射率介质和贵金属为Si、SiO2和空气、Ag，其中Si的折射率为3.478，SiO2的折射率为1.44，空气折射率为1。对于1550nm波长光入射下，所对应金属银的折射率为 0.145+11.438i。
图2和图3分别为实施例波长为λ＝1550nm的TE和TM偏振光波导模式分布图。其中低折射率介质层厚度(SiO2的高度和空气层宽度)g＝50nm。由图可见，在1550nm波长光入射下，所述的混合的波导在低折射率介质区域有明显的场增强效应，并且具有超强的模场限制能力。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。
Claims (7)
1.一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，其特征在于，包括以SiO2为衬底由垂直方向和水平方向混合的波导，所述垂直方向的波导由三层材料构成，包括第一层折射率为3.478的高折射率材料Si，第二层折射率为1.44的低折率材料SiO2和第三层的金属材料Ag，所述水平方向的波导由三层材料构成，包括第一层折射率为3.478的高折率材料Si，第二层折射率为1的低折射率材料介质空气和第三层的金属材料Ag，所述水平方向的高折射率材料Si与垂直方向的高折射率材料Si结构一致,所述垂直方向与水平方向的第二层结构均位于第一层和第三层结构之间。
2.根据权利要求1所述的一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，其特征在于：所述混合的波导的工作波长为1550nm。
3.根据权利要求1所述的一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，其特征在于：所述高折射率材料Si的高度为340nm，宽度为280nm。
4.根据权利要求1所述的一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，其特征在于：所述低折射率材料介质空气的高度为50nm。
5.根据权利要求1所述的一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，其特征在于：所述水平方向的波导金属材料Ag的高度为100nm，宽度为810nm。
6.根据权利要求1所述的一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，其特征在于：所述垂直方向的波导金属材料Ag的高度为85nm，宽度为140nm。
7.根据权利要求1所述的一种支持TE和TM模式传输的紧凑型波导，其特征在于：所述水平方向的波导低折射率材料SiO2的高度为50nm，宽度为280nm。
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112526674A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-03-19 | 南京邮电大学 | 一种低损耗的拱柱芯微纳波导 |
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2019
- 2019-05-09 CN CN201920655445.1U patent/CN210038225U/zh active Active
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