中紅外金屬包覆波導的超高階模特性研究.pdf

1、近年來，集成光子學的研究從近紅外波段逐漸延伸到了中紅外波段，中紅外波導的特性研究與應用也成為了目前中紅外波段集成光學器件的熱點。金屬包覆波導可以在中紅外波段激發(fā)出對波長、波導厚度、材料折射率具有高敏感性的超高階模式，同時高階模式具有等效負向古斯?jié)h欣位移增強效應。因此，對金屬包覆波導的超高階模特性進行研究后，設計傳感器等光學器件，將在材料分析、環(huán)境監(jiān)測、水體成分檢測等領域有著巨大的應用前景。
　　本文在上述背景下，分析討論了基于金屬

2、包覆波導的超高階模特性的中紅外傳感器的設計方法，并通過工藝手段和實驗測試對高階模特性進行了驗證，具體內容分為以下幾個方面:
　　1、將金屬的復介電常數代入一般介質平板波導的本征方程，分析了金屬包覆波導的模式理論，討論了波導層厚度至毫米量級，得到了有效折射率接近于0的高階模式，及其折射率、波導厚度和波長對高階模式特性的影響。根據高階模式的高敏感特性設計了兩種中紅外傳感器件，根據監(jiān)測接收光的吸收峰實現傳感功能。
　　2、根據實驗

3、條件和要求，采用硫系玻璃材料設計加工了中紅外棱鏡，搭建了基于5.4μm中紅外光的實驗平臺。利用電子柬和熱蒸發(fā)工藝蒸鍍金屬膜完成波導器件的制作后，針對高階模特性對幾種傳感器進行了基礎實驗測試，并將測試結果和理論結果進行對比，對每種傳感器的性能和優(yōu)缺陷進行了分析，并提出改進想法。
　　3、分析了高階模的等效古斯?jié)h欣“負向位移”效應，在中紅外波段可實現較大的等效“負向位移”增強。并對影響等效“負向位移”因素進行分析討論，利用毫米量級的金