[发明专利]一种多层混合型表面等离子激元光波导

摘要

本发明公开了一种低损耗多层混合型表面等离子激元光波导，该波导结构的横截面包括基底层(1)、位于基底层上的高折射率介质层(2)、位于高折射率介质层(2)上的低折射率介质层(3)、嵌于低折射率介质层(3)中的金属区域(4)、位于低折射率介质层(3)上的高折射率介质层(5)以及包层(6)。两个紧邻的高折射率介质层(2、5)之间的耦合可将光场限制在低折射率介质层(3)中，同时金属区域与上、下两个高折射率介质层(5、2)之间的混合效应使得场增强更加明显。所述光波导结构保持了亚波长模场限制能力，且具有很低的传输损耗。该波导易用平面加工工艺实现，可用于构建各类集成光子器件。

主权项

一种具备亚波长光场限制能力和低传输损耗的多层混合型表面等离子激元光波导，其横截面包括基底层、位于基底层上的高折射率介质层、位于高折射率介质层上的低折射率介质层、嵌于低折射率介质层中的金属区域、位于低折射率介质层上的高折射率介质层以及包层；其中，位于基底层上的高折射率介质层、低折射率介质层以及位于低折射率介质层上的高折射率介质层的宽度相等且为所传输的光信号的波长的0.09‑0.35倍，位于基底层上的高折射率介质层的高度和位于低折射率介质层上的高折射率介质层的高度为所传输的光信号的波长的0.09‑0.25倍；低折射率介质层的高度为所传输的光信号的波长的0.009‑0.2倍；嵌于低折射率介质层中的金属区域的宽度为所传输的光信号的波长的0.0129‑0.35倍，且不大于低折射率介质层的宽度，金属区域的高度为所传输的光信号的波长的0.006‑0.19倍，且小于低折射率介质层的高度，金属区域与位于基底层上的高折射率介质层以及位于低折射率介质层上的高折射率介质层不相接触；位于基底层上的高折射率介质层和位于低折射率介质层上的高折射率介质层的材料为相同或不同材料，且两者的材料折射率均高于低折射率介质层以及包层的材料折射率，低折射率介质层和包层的材料为相同材料或不同材料，低折射率介质层和包层的材料折射率的最大值与位于基底层上的高折射率介质层和位于低折射率介质层上的高折射率介质层的材料折射率的最小值的比值小于0.75；所述结构中位于基底层上的高折射率介质层、低折射率介质层以及位于低折射率介质层上的高折射率介质层的截面的形状为矩形。