[发明专利]一种基于表面等离子激元弯波导模式转换器及其实现方法

摘要

本发明公开了一种基于表面等离子激元弯波导模式转换器及其实现方法。本发明在圆弧波导的内弧面和外弧面分别设置有深度均匀光栅，在与内弧面和外弧面相连接的两段直波导的内壁上分别设置有深度渐变光栅，当电磁波经过圆弧波导时，能够在深度均匀光栅处激起表面波模式，从而把电磁波束缚在表面，深度渐变光栅实现波导模式与表面波模式之间的波失匹配；本发明结构紧凑，不需要其他过渡件；同时相比传统的方法，利用光刻技术，加工容易，并且在同一工作频率下，改变光栅的深度，还可以当做弯波导来使用；弯波导因为曲率大，比传统实现同等功能的弯波导所占用空间少；本发明的方法实现模式转换的效率高，能够使反射以及其他杂模降到最低。

主权项

一种基于表面等离子激元弯波导模式转换器，其特征在于，所述模式转换器包括：弯波导、深度渐变光栅和深度均匀光栅；其中，所述弯波导包括两段直波导中间连接一段圆弧波导，所述圆弧波导包括一对平行的侧面以及内弧面和外弧面，内弧面和外弧面沿电磁波传播方向的截面分别为圆的一部分，具有相同的弧度；在内弧面的内壁以及外弧面的内壁分别刻有周期的深度均匀的凹槽，凹槽的侧壁的延长线相交于内弧面和外弧面所在圆的圆心，在内弧面的内壁形成凹槽深度为h1的深度均匀光栅，在外弧面的内壁形成凹槽深度为h2的深度均匀光栅；两段直波导与内弧面和外弧面相连接的内壁上，分别刻有周期的深度渐变的凹槽，在与内弧面相连接的两段直波导的内壁上分别形成深度由h1渐变至0的深度渐变光栅，在与外弧面相连接的两段直波导的内壁上分别形成深度由h2渐变至0的深度渐变光栅；直波导中没有形成深度渐变光栅的部分为均匀波导；电磁波模式在直波导的均匀波导中以波导模式传播，当经过圆弧波导时，能够在深度均匀光栅处激起表面波模式，从而把电磁波束缚在表面，使其沿着刻有凹槽的圆弧波导的表面传播，从而控制电磁模的传播方向和相位；当电磁波从直波导向圆弧波导传播时，在直波导的内壁具有凹槽深度逐渐变深的深度渐变光栅，实现波导模式与表面波模式之间的波矢匹配，减小反射以增大传输效率；当电磁波从圆弧波导向直波导传播时，直波导的内壁具有凹槽深度逐渐变浅的深度渐变光栅，表面波模式高效率地恢复成波导模式，在均匀波导中传播。