[發(fā)明專利]基于表面等離子體激元的波長選擇全光開關(guān)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210043061.0
• 申請(qǐng)日: 2022-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN114355509A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高揚(yáng);張景煜;馮恒利;劉暢;房冬超;王金成;張作鑫;王樂慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黑龍江大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/122
• 分類號(hào): G02B6/122;G02B5/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

本發(fā)明基于表面等離子體激元的波長選擇全光開關(guān)屬于微納光電子技術(shù)領(lǐng)域；該波長選擇全光開關(guān)由基底層和矩形金屬層組成，所述矩形金屬層緊貼于基底層上方，在矩形金屬層上刻蝕與矩形金屬層等高的第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)和等邊三角形諧振腔，其中，第二直波導(dǎo)和第四直波導(dǎo)與矩形金屬層長邊方向相同，第一直波導(dǎo)和第三直波導(dǎo)與矩形金屬層長邊方向的夾角均為60°；在等邊三角形諧振腔內(nèi)，還設(shè)置有與矩形金屬層等高且中心與等邊三角形諧振腔內(nèi)心重合的矩形金屬塊；本發(fā)明基于表面等離子體激元的波長選擇全光開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有波長可選擇和高消光比的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，未來可以應(yīng)用于大規(guī)模集成光通信器件中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明基于表面等離子體激元的波長選擇全光開關(guān)屬于微納光電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

表面等離子體激元是一種沿著金屬與電介質(zhì)分界面?zhèn)鞑?，并在分界面的垂直方向呈指?shù)衰減的電磁倏逝波，該電磁波具有突破傳統(tǒng)衍射極限和電場(chǎng)約束等性能。

作為典型的基于表面等離子體濾波器的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，金屬-介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)具有對(duì)光高約束和易于制造等特點(diǎn)，因此，基于表面等離子體激元的金屬-介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)被應(yīng)用在了不同的光子元件中，如傳感器、馬赫曾德干涉儀、濾波器等。

在高速光通信系統(tǒng)中，光開關(guān)作為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)器件用于實(shí)現(xiàn)光交叉連接、光交換、光分插復(fù)用以及網(wǎng)絡(luò)自愈保護(hù)等功能。目前，隨著高度集成全關(guān)器件的發(fā)展，全光開關(guān)抗電磁干擾，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)的需求越來越明顯，但現(xiàn)有全光開關(guān)大多用于對(duì)單一波長光信號(hào)進(jìn)行開關(guān)，波長不可選擇，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且消光比較低，實(shí)現(xiàn)波長可選擇，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有高消光比的多通道光開關(guān)顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了基于表面等離子體激元的波長選擇全光開關(guān)，該全光開關(guān)通過在不同直波導(dǎo)進(jìn)行入射，實(shí)現(xiàn)波長可選擇，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且消光比高。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

基于表面等離子體激元的波長選擇全光開關(guān)，由基底層和矩形金屬層組成，所述矩形金屬層緊貼于基底層上方，在矩形金屬層上刻蝕與矩形金屬層等高的第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)和等邊三角形諧振腔，其中，第二直波導(dǎo)和第四直波導(dǎo)與矩形金屬層長邊方向相同，第一直波導(dǎo)和第三直波導(dǎo)與矩形金屬層長邊方向的夾角均為60°；在等邊三角形諧振腔內(nèi)，還設(shè)置有與矩形金屬層等高且中心與等邊三角形諧振腔內(nèi)心重合的矩形金屬塊。

上述基于表面等離子體激元的波長選擇全光開關(guān)，尺寸限定如下：

所述矩形金屬層的尺寸為1160nm×530nm×75nm；

所述第一直波導(dǎo)的寬度為50nm，與等邊三角形諧振腔的距離為d₁＝18nm；

所述第二直波導(dǎo)的寬度為50nm，與等邊三角形諧振腔的距離為d₂＝20nm～50nm；

所述第三直波導(dǎo)的寬度為50nm，與等邊三角形諧振腔的距離為d₃＝18nm；

所述第四直波導(dǎo)的寬度為50nm，與等邊三角形諧振腔的距離為d₄＝10nm～40nm；

所述等邊三角形諧振腔的邊長為484nm；

所述矩形金屬塊的長h＝200nm，寬w＝20nm～50nm。

更進(jìn)一步地，所述基底層為二氧化硅材料，所述矩形金屬層和矩形金屬塊為銀材料，所述第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)和等邊三角形諧振腔與空氣連通。

有益效果：