銀納米線波導(dǎo)的激發(fā)、損耗與互聯(lián)特性研究.pdf

1、光學(xué)互聯(lián)可以解決電子互聯(lián)在延遲、功耗、帶寬等方面的限制，光學(xué)器件與電子器件的芯片集成可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，大幅提升信息處理系統(tǒng)的性能。銀納米線表面等離子體激元(SPP)能夠?qū)㈦姶挪ㄊ`在納米尺度空間內(nèi)傳輸，對(duì)波導(dǎo)尺寸沒有限制，有可能做為納米光學(xué)互聯(lián)或器件。本文從實(shí)驗(yàn)上研究化學(xué)合成的銀納米線SPP的激發(fā)特性、損耗特性、基于銀納米線及銀納米線與ZnO光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的互聯(lián)耦合特性。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ⑴使用探針將銀納米線彎曲成不同

2、曲率的波導(dǎo)，并采用光學(xué)遠(yuǎn)場(chǎng)激發(fā)和探測(cè)的方式測(cè)量銀納米線的損耗。通過直銀納米線與彎曲銀納米線端面出射強(qiáng)度的比值扣除傳輸損耗，我們研究了置于玻璃襯底上銀納米線的彎曲損耗對(duì)曲率半徑、銀納米線直徑和激發(fā)波長(zhǎng)的依賴關(guān)系，分別給出了激發(fā)波長(zhǎng)分別為632.8nm和780nm時(shí)，直徑約200nm和270nm的銀納米線的彎曲損耗系數(shù)與曲率半徑的定量依賴關(guān)系。彎曲損耗隨彎曲半徑的減小而迅速增大，而隨著銀納米線直徑的減小而減小。研究結(jié)果可用于納米集成光路中彎

3、曲波導(dǎo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 ⑵通過搭建銀納米線SPP的路由傳輸結(jié)構(gòu)，在同一根銀納米線上改變SPP的傳輸距離而不改變激發(fā)條件，較為準(zhǔn)確地測(cè)量了置于玻璃襯底上直徑約為200nm的銀納米線的傳輸損耗。在激發(fā)波長(zhǎng)為632.8nm和780nm時(shí)，分別測(cè)得傳輸損耗系數(shù)為0.1150μm-1和0.0923 μm-1，表明長(zhǎng)波激發(fā)時(shí)的傳輸損耗小而短波激發(fā)時(shí)的傳輸損耗大。
　　 ⑶從實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)和研究了基于銀納米線波導(dǎo)的耦合器件，包括基于銀納

4、米線的2×2端口分束器、S形銀納米線波導(dǎo)傳輸特性和基于銀納米線與ZnO光波導(dǎo)的耦合分束。通過改變耦合區(qū)長(zhǎng)度,2×2端口分束器可以實(shí)現(xiàn)任意分束比；S形銀納米線可用于納米光學(xué)互聯(lián)，其SPP透過率僅與銀納米線的曲率和弧長(zhǎng)有關(guān)，與端口的橫向偏移距離無關(guān)；銀納米線SPP可以通過ZnO光波導(dǎo)激發(fā)，具有很高的激發(fā)效率，且銀納米線SPP也可以轉(zhuǎn)換成ZnO光波導(dǎo)的傳播模式；銀納米線可用于ZnO光波導(dǎo)間的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)衍射極限下光信號(hào)在ZnO光波導(dǎo)間的傳輸，且