[發明專利]一種面向集成光路的長程表面等離激子波導及其制造方法

無效

• 申請號: 200710009307.8
• 申請日: 2007-07-30
• 公開（公告）號: CN101118302A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 孫志軍
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G02B6/10
• 分類號: G02B6/10;G02B6/13;G02B6/136
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種集成光波導，尤其是涉及一種基于金屬微納結構，用于高密度集成光路中的光波能量傳輸的等離激子波導。

背景技術

自20世紀70年代以來，集成光學的發展已經得到了廣泛的應用，但就其集成水平和相對于人們的期望目標和進一步技術發展的要求來說，還是有很大的差距。目前，在集成光學發展所面臨的困難中，其中一個比較突出的問題就是實現光信號傳輸的光波導不能很緊湊地被集成，尤其是體現在如實現光波導的大角度轉彎上最為典型。許多集成光學器件都基于彎曲的光波導結構，要實現集成光學系統的真正“微”型化，就必須要實現光波導對光波在微nm尺度的自由引導。基于金屬維納結構的等離激子學(Plasmonics)的興起和等離激子波導(Plasmonic?Waveguide)(參見文獻：1、W.L.Barnes，A.Dereux，and?T.W.Ebbesen，Nature424，824(2003)；K.Tanaka，and?M.Tanaka，Appl.Phys.Lett.，82，1158(2003)；R.Charbonneau，N.Lahoud，G.Mattiussi?and?P.Berini，Opt.Express?13，977(2005)；B.Wang?and?G.P.Wang，Appl.Phys.Lett.90，013114(2007)；2、M.Quinten，A.Leitner，J.R.Krenn，and?F.R.Aussenegg，Opt.Lett.23，1331(1998)；S.A.Maier，M.L.Brongersma?and?H.A.Atwater，Appl.Phys.Lett.78，16(2001)；3、D.K.Gramotnev?and?D.F.P.Pile，Appl.Phys.Lett.85，6323(2004)；D.F.P.Pile?andD.K.Gramotnev，Opt.Lett.30，1186(2005)；S.I.Bozhevolnyi，Opt.Express?14，9467(2006)；S.I.Bozhevolnyi，V.S.Volkov，E.Devaux，J.Y.Laluet?and?T.W.Ebbesen，Nature?440，508(2006)；4、K.Tanaka?and?M.Tanaka，Appl.Phys.Lett.82，1158(2003)；B.Wang?and?G.P.Wang，Appl.Phys.Lett.85，3599(2004)；F.Kusunoki，T.Yotsuya，J.Takahara?and?T.Kobayashi，Appl.Phys.Lett.86，211101(2005)；M.Wachter，M.Nagel?and?H.Kurz，Appl.Phys.Lett.90，061111(2007)；5、K.Tanaka，M.Tanaka?and?T.Sugiyama，Opt.Express?13，256(2004)；L.Sunand?L.Hesselink，Opt.Lett.31，3606(2006)；6、L.Liu，Z.Han，and?S.He，Opt.Express?13，6645(2005)；G.Veronis?and?S.Fan，Opt.Lett.30，3359(2005).D.F.P.Pile，et?al，Appl.Phys.Lett.87，261114(2005)；7、D.F.P.Pile，T.Ogawa，D.K.Gramotnev，T.Okamoto，M.Haraguchi，M.Fukui，and?S.Matsuo，Appl.Phys.Lett.87，061106(2005))的出現為此提供了一個新的技術途徑。但是存在和所要解決的問題是如何減低光波(或等離激子波)的傳播損耗和同時如何能夠實現波導的高密度集成(如實現大角度轉彎)。其中由于金屬材料的引入，它所帶來的吸收損耗對于一般的等離激子波導來講還是很顯著的。近來，人們提出一種由一層鑲在介質中的很薄的金屬條所構成的長程表面等離激子波導(long-range?surface?plasmon，簡稱LRSP)，它表現出了顯著的傳播長度(實現如在1500nm波長附件約0.3dB/mm的低損耗)(參見文獻：8、J.J.Burke，G.I.Stegeman，and?T.Tamir，Phys.Rev.B?33，5186(1986)；9、R.Charbonneau，C.Scales，I.Breukelaar，S.Fafard，N.Lahoud，G.Mattiussi，and?P.Berini，IEEE?J.Lightwave?Tech.24，477(2006))。但是它不適合與高密度集成(參見文獻：10、S.A.Maier，IEEE?J.Sel.Top.Quantum?Electron.12，1671(2006))，例如一個小角度的轉彎就需要幾毫米至厘米的波導長度范圍。