[发明专利]一种TM、TE模式禁带可调的混合等离激元波导布拉格光栅及其设计方法

权利要求书

1.一种TM、TE模式禁带可调的混合等离激元波导布拉格光栅，其特征在于：

由两种混合等离激元波导结构交替排列构成，

两种混合等离激元波导结构均在SiO₂基底上方居中放置宽度为w的高折射率材料Si，于SiO₂基底上方两侧通过支撑层ZnO层架起一金属Ag层，在支撑层ZnO层与金属层Ag层中间填充一过渡层Si₃N₄，两种混合等离激元波导结构的宽度w不同；

所述混合等离激元波导布拉格光栅交替排列的周期数为N，所述周期数N＝10.5；

所述布拉格光栅高折射率Si层的宽度为w，w取不同值，当宽度为w_a时，对应的混合等离激元波导为a，当宽度为w_b时，对应的混合等离激元波导为b，且w_aw_b，布拉格光栅中混合等离激元波导的排布顺序为babab……bab。

2.根据权利要求1所述的一种TM、TE模式禁带可调的混合等离激元波导布拉格光栅，其特征在于：所述混合等离激元波导布拉格光栅中的周期长度为Λ＝d_B,1+d_B,2，具体参数值由下式决定：

其中，Re(n_eff1)和Re(n_eff2)分别为波导a与波导b的有效折射率；d_B,1和d_B,2分别为波导a与波导b在一个周期内的长度；q为布拉格级数，取1。

3.根据权利要求2所述的一种TM、TE模式禁带可调的混合等离激元波导布拉格光栅，其特征在于：两种混合等离激元波导在一个周期内的占空比均为0.5，即d_B,1＝d_B,2＝Λ/2。

4.一种根据权利要求1所述的TM、TE模式禁带可调的混合等离激元波导布拉格光栅的设计方法，其特征在于：该设计方法包括以下步骤：

S1：构建混合等离激元波导结构；

S2：对S1步骤中得到的混合等离激元波导在相同波长、不同宽度w的条件下进行有效折射率的计算与模式分析；

S3：对S2步骤中得到的相同中心波长、不同宽度w下有效折射率数据进行采样分析，选定两个宽度w_a与w_b，根据有效折射率差值大小初步得到禁带宽度，根据有效折射率和值大小初步得到禁带中心，并确保混合等离激元模式被激发并局限在低折射率层内；

S4：对S3步骤中选定的w_a、w_b进行不同中心波长下有效折射率的计算；以入射光垂直入射进布拉格光栅为入射方向条件；

S5：根据S4步骤中得到的有效折射率，可计算出在指定中心波长下的混合等离激元波导布拉格光栅结构的周期长度Λ；

S6：根据S3步骤、S5步骤中选定的宽度为w_a、w_b时对应的混合等离激元波导结构a和b以周期长度d_B,1＝d_B,2＝Λ/2交替排列构建混合等离激元波导布拉格光栅。