[發明專利]一種基于表面等離極化激元波導全光二極管的結構設計有效
| 申請號： | 201610324517.5 | 申請日： | 2016-05-17 |
| 公開（公告）號： | CN105759326B | 公開（公告）日： | 2018-07-06 |
| 發明（設計）人： | 張志東;閆樹斌;崔建功;薛晨陽;張文棟;陳慧斌;王瑞兵;蘇瑩;趙學峰 | 申請（專利權）人： | 中北大學 |
| 主分類號： | G02B5/00 | 分類號： | G02B5/00;G02B6/122 |
| 代理公司： | 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100 | 代理人： | 朱源 |
| 地址： | 030051 山*** | 國省代碼： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 波導 全光二極管 表面等離極化激元 環形諧振腔 諧振腔 出射 入射 正向 填充 電介質 波導環形腔 電介質材料 金屬銀薄膜 二極管 金屬 波長光波 傳統電子 單向導通 介電常數 瓶頸問題 耦合結構 耦合 耗散 能耗 | ||
1.一種基于表面等離極化激元波導全光二極管的結構設計，包括金屬銀薄膜（1）；其特征在于，在金屬銀薄膜（1）上表面沿一條直線的兩端各設計有一個開口孔形成一對MIM波導；在位于兩個MIM波導之間的部分開有一對中心均位于該直線上的環形諧振腔；其中一個MIM波導與鄰近的環形諧振腔之間設有用于SPPs耦合的第一金屬間隔（6）；兩個環形諧振腔之間設有用于SPPs耦合的第二金屬間隔（7）；另一個MIM波導與相鄰的環形諧振腔之間設有用于SPPs耦合的第三金屬間隔（8）；其中一個MIM波導作為該結構的正向入射波導/反向出射波導（2），另一個MIM波導作為該結構的正向出射波導/反向入射波導（3）；所述正向入射波導/反向出射波導（2）與正向出射波導/反向入射波導（3）結構均為一端開口一端封閉；靠近正向入射波導/反向出射波導（2）的環形諧振腔中填充有增益特性的電介質材料；側壁為貴金屬材料銀，由于銀的介電常數虛部為負數，故其產生歐姆損耗；其增益一部分抵消側壁貴金屬的歐姆損耗，另一部分產生凈增益，因而該環形諧振腔成為增益諧振腔（4）；靠近正向出射波導/反向入射波導（3）的環形諧振腔內的電介質材料為空氣；側壁為貴金屬材料銀，由于銀的介電常數虛部為負數，故其產生歐姆損耗成為損耗諧振腔（5）；增益諧振腔（4）的增益作用大于損耗諧振腔（5）內損耗介質對光的損耗。
2.如權利要求1所述的一種基于表面等離極化激元波導全光二極管的結構設計，其特征在于，兩個MIM波導的波導寬度為50 nm，保證只有TM0模式的波在波導中傳播。
3.如權利要求1所述的一種基于表面等離極化激元波導全光二極管的結構設計，其特征在于，兩個環形諧振腔的寬度為50 nm。
4.如權利要求1所述的一種基于表面等離極化激元波導全光二極管的結構設計，其特征在于，所述第一金屬間隔（6）、第二金屬間隔（7）、第三金屬間隔（8）的材料均為銀。
5.如權利要求1所述的一種基于表面等離極化激元波導全光二極管的結構設計，其特征在于，所述第一金屬間隔（6）構成了正向入射波導/反向出射波導（2）和增益諧振腔（4）的耦合間距，該耦合距離不超過SPPs的趨膚深度。
6.如權利要求1所述的一種基于表面等離極化激元波導全光二極管的結構設計，所述第二金屬間隔（7）構成了增益諧振腔（4）和損耗諧振腔（5）的耦合間距，該耦合距離不超過SPPs的趨膚深度。
7.如權利要求1所述的一種基于表面等離極化激元波導全光二極管的結構設計，其特征在于，所述第三金屬間隔（8）構成了正向出射波導/反向入射波導（3）和損耗諧振腔（5）的耦合間距，該耦合距離不超過SPPs的趨膚深度。
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