[发明专利]一种具有双禁带的混合等离激元波导布拉格光栅的设计方法

权利要求书

1.一种具有双禁带的混合等离激元波导布拉格光栅的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：构建混合等离激元波导结构；

选择两种低折射率材料A和B，通过调整混合等离激元波导的结构参数使混合等离激元模式被激发并局限在低折射率层内；

所述S1步骤中，所述混合等离激元波导由金属Ag条和高折射率材料Si中间交替填充低折射率材料A和B构成，所述低折射率材料A为SiO₂，所述低折射率材料B为TiO₂；

S2：计算有效折射率；

以入射光垂直入射进布拉格光栅为入射方向条件，根据确定的光波频带和结构参数获得一维混合等离激元波导的有效折射率；

S3：构建布拉格光栅结构；

根据S2步骤确定的波导结构参数和有效折射率构建布拉格光栅，确定两组不同周期结构的布拉格光栅的结构参数；

所述布拉格光栅的周期为∧＝d₁+d₂，根据所需禁带要求，布拉格光栅的参数由下式确定：

其中：q是布拉格级数，通常取1；λ_b为布拉格波长；d₁和d₂分别为A材料和B材料在一个周期内的长度；

S4：布拉格光栅串联；

将两组不同周期结构的混合等离激元波导布拉格光栅串联相接；

S5：导纳匹配；

调节入射端与出射端匹配区的波导长度，改善通带性能；

所述混合等离激元波导布拉格光栅的导纳匹配层的导纳由下式计算得出：

其中，正入射情况下相位厚度δ_M＝(2π/λ)n_Md_M是通过匹配层长度d_M和匹配层的有效折射率n_M在波长λ计算的，设定外界的环境折射率n_sub＝1，通过调整d_M使得Y_M的数值趋近于Y_op即导纳匹配，继而实现对TM模式低频通带、高频通带及禁带频段的透射谱优化。

2.根据权利要求1所述的一种具有双禁带的混合等离激元波导布拉格光栅的设计方法，其特征在于：所述S2步骤中，填充低折射率材料A时波导的模式有效折射率为n_eff，1，填充低折射率材料B时波导的模式有效折射率为n_eff，2。

3.根据权利要求1所述的一种具有双禁带的混合等离激元波导布拉格光栅的设计方法，其特征在于：所述布拉格光栅的入射端为SiO₂，出射端为TiO₂。

4.根据权利要求1所述的一种具有双禁带的混合等离激元波导布拉格光栅的设计方法，其特征在于：所述入射端和出射端的波导均为导纳匹配波导，所述入射端波导SiO₂的长度为260nm，出射端波导TiO₂的长度为370nm。

5.根据权利要求1所述的一种具有双禁带的混合等离激元波导布拉格光栅的设计方法，其特征在于：所述S5步骤中，第一组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成，第二组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成。

6.根据权利要求5所述的一种具有双禁带的混合等离激元波导布拉格光栅的设计方法，其特征在于：所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅和第二组混合等离激元波导布拉格光栅的周期数N为16，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅和第二组混合等离激元波导布拉格光栅的占空比不同。