[发明专利]一种基于表面等离极化激元波导全光二极管的结构设计有效
| 申请号： | 201610324517.5 | 申请日： | 2016-05-17 |
| 公开（公告）号： | CN105759326B | 公开（公告）日： | 2018-07-06 |
| 发明（设计）人： | 张志东;闫树斌;崔建功;薛晨阳;张文栋;陈慧斌;王瑞兵;苏莹;赵学峰 | 申请（专利权）人： | 中北大学 |
| 主分类号： | G02B5/00 | 分类号： | G02B5/00;G02B6/122 |
| 代理公司： | 太原科卫专利事务所(普通合伙) 14100 | 代理人： | 朱源 |
| 地址： | 030051 山*** | 国省代码： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 波导 全光二极管 表面等离极化激元 环形谐振腔 谐振腔 出射 入射 正向 填充 电介质 波导环形腔 电介质材料 金属银薄膜 二极管 金属 波长光波 传统电子 单向导通 介电常数 瓶颈问题 耦合结构 耦合 耗散 能耗 | ||
1.一种基于表面等离极化激元波导全光二极管的结构设计，包括金属银薄膜（1）；其特征在于，在金属银薄膜（1）上表面沿一条直线的两端各设计有一个开口孔形成一对MIM波导；在位于两个MIM波导之间的部分开有一对中心均位于该直线上的环形谐振腔；其中一个MIM波导与邻近的环形谐振腔之间设有用于SPPs耦合的第一金属间隔（6）；两个环形谐振腔之间设有用于SPPs耦合的第二金属间隔（7）；另一个MIM波导与相邻的环形谐振腔之间设有用于SPPs耦合的第三金属间隔（8）；其中一个MIM波导作为该结构的正向入射波导/反向出射波导（2），另一个MIM波导作为该结构的正向出射波导/反向入射波导（3）；所述正向入射波导/反向出射波导（2）与正向出射波导/反向入射波导（3）结构均为一端开口一端封闭；靠近正向入射波导/反向出射波导（2）的环形谐振腔中填充有增益特性的电介质材料；侧壁为贵金属材料银，由于银的介电常数虚部为负数，故其产生欧姆损耗；其增益一部分抵消侧壁贵金属的欧姆损耗，另一部分产生净增益，因而该环形谐振腔成为增益谐振腔（4）；靠近正向出射波导/反向入射波导（3）的环形谐振腔内的电介质材料为空气；侧壁为贵金属材料银，由于银的介电常数虚部为负数，故其产生欧姆损耗成为损耗谐振腔（5）；增益谐振腔（4）的增益作用大于损耗谐振腔（5）内损耗介质对光的损耗。
2.如权利要求1所述的一种基于表面等离极化激元波导全光二极管的结构设计，其特征在于，两个MIM波导的波导宽度为50 nm，保证只有TM0模式的波在波导中传播。
3.如权利要求1所述的一种基于表面等离极化激元波导全光二极管的结构设计，其特征在于，两个环形谐振腔的宽度为50 nm。
4.如权利要求1所述的一种基于表面等离极化激元波导全光二极管的结构设计，其特征在于，所述第一金属间隔（6）、第二金属间隔（7）、第三金属间隔（8）的材料均为银。
5.如权利要求1所述的一种基于表面等离极化激元波导全光二极管的结构设计，其特征在于，所述第一金属间隔（6）构成了正向入射波导/反向出射波导（2）和增益谐振腔（4）的耦合间距，该耦合距离不超过SPPs的趋肤深度。
6.如权利要求1所述的一种基于表面等离极化激元波导全光二极管的结构设计，所述第二金属间隔（7）构成了增益谐振腔（4）和损耗谐振腔（5）的耦合间距，该耦合距离不超过SPPs的趋肤深度。
7.如权利要求1所述的一种基于表面等离极化激元波导全光二极管的结构设计，其特征在于，所述第三金属间隔（8）构成了正向出射波导/反向入射波导（3）和损耗谐振腔（5）的耦合间距，该耦合距离不超过SPPs的趋肤深度。
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