本文主要研究内容
作者朱海霞（2019）在《CMOS工艺兼容的表面等离激元器件关键技术研究》一文中研究指出：数据通信和信息处理推动着纳米光子集成向着超高速、低功耗和超小型的方向快速发展,然而传统的光子集成器件受到衍射极限的限制,这使得光器件的尺寸必须是微米量级,远大于当前集成电路的尺寸,而难以在光电集成芯片上集成。表面等离子光子技术是绕过衍射极限并实现光场局域化最可行的方法之一,凭借其一系列优异的性能,它已经受到了越来越多的关注,并在诸多领域都展示了广阔的应用前景。尽管如此,它仍然在技术上面临诸多严峻挑战:(1)损耗大,比如基于表面等离激元(SPPs)的偏振器,在过滤不需要的偏振态的同时也使通过的偏振态有着较大的插入损耗。(2)尺寸仍然较大,比如基于SPPs的偏振器,偏振分束器和调制器,由于没有充分利用SPPs的特性来提升效率,这些器件的尺寸还是比较大。(3)未能与常规硅波导兼容等。1.针对传统的偏振器插入损耗大,器件长度也相对比较大的问题,本文先提出了基于双层波导结构的TE-pass复合等离子偏振器,并进一步提出了脊形波导辅助的TE-pass复合等离子偏振器。通过运用等离子效应操纵电场分布,可以实现很高的TM模传输损耗和非常低的TE模传输损耗。并且,在这个结构中,我们考虑TM基模和复合等离模式之间的周期耦合并且采用了脊形波导结构,从而实现了极低的偏振器器件长度(4.2μm)。该偏振器的在λ=1550 nm处的消光比和插入损耗分别达到了 29.5 dB和0.18 dB。通过与前人设计的偏振器进行对比,在达到30 dB(或约等于30 dB)消光比的偏振器里面,本文设计的偏振器的器件尺寸和插入损耗都是非常小的。2.针对前人提出的基于SPPs的偏振分束器的消光比低、尺寸大和硅波导厚度大问题,本文提出了基于SPPs的极小尺寸的偏振分束器。在本结构中,我们借助于厚Si3N4介质层的辅助,实现了介质波导与复合等离波导之间的相位匹配,最终,本文设计的偏振分束器在4.6 μm的长度内(包括弯曲波导部分),实现了 TM偏振光18.5 dB的消光比和TE偏振光14.5 dB的消光比。3.针对传统的石墨烯硅基电光调制器调制效率低的问题,本文提出了基于SPPs的双金属条辅助增益的双层石墨烯电光调制器。我们使用了双金属条与硅波导结构,将大部分电场集中在石墨烯附近的间隙中,从而大大增强了石墨烯与光场之间的相互作用,并实现了超高的调制效率(1.11dB/μm)。这与传统的双层石墨烯硅基电光调制器[45](0.16dB/μm)相比,提升了7倍。进一步地,我们还设计了新型的耦合结构来提升入射硅波导与调制器之间的耦合效率,并实现了 81.5%的耦合效率。
Abstract
shu ju tong xin he xin xi chu li tui dong zhao na mi guang zi ji cheng xiang zhao chao gao su 、di gong hao he chao xiao xing de fang xiang kuai su fa zhan ,ran er chuan tong de guang zi ji cheng qi jian shou dao yan she ji xian de xian zhi ,zhe shi de guang qi jian de che cun bi xu shi wei mi liang ji ,yuan da yu dang qian ji cheng dian lu de che cun ,er nan yi zai guang dian ji cheng xin pian shang ji cheng 。biao mian deng li zi guang zi ji shu shi rao guo yan she ji xian bing shi xian guang chang ju yu hua zui ke hang de fang fa zhi yi ,ping jie ji yi ji lie you yi de xing neng ,ta yi jing shou dao le yue lai yue duo de guan zhu ,bing zai zhu duo ling yu dou zhan shi le an kuo de ying yong qian jing 。jin guan ru ci ,ta reng ran zai ji shu shang mian lin zhu duo yan jun tiao zhan :(1)sun hao da ,bi ru ji yu biao mian deng li ji yuan (SPPs)de pian zhen qi ,zai guo lv bu xu yao de pian zhen tai de tong shi ye shi tong guo de pian zhen tai you zhao jiao da de cha ru sun hao 。(2)che cun reng ran jiao da ,bi ru ji yu SPPsde pian zhen qi ,pian zhen fen shu qi he diao zhi qi ,you yu mei you chong fen li yong SPPsde te xing lai di sheng xiao lv ,zhe xie qi jian de che cun hai shi bi jiao da 。(3)wei neng yu chang gui gui bo dao jian rong deng 。1.zhen dui chuan tong de pian zhen qi cha ru sun hao da ,qi jian chang du ye xiang dui bi jiao da de wen ti ,ben wen xian di chu le ji yu shuang ceng bo dao jie gou de TE-passfu ge deng li zi pian zhen qi ,bing jin yi bu di chu le ji xing bo dao fu zhu de TE-passfu ge deng li zi pian zhen qi 。tong guo yun yong deng li zi xiao ying cao zong dian chang fen bu ,ke yi shi xian hen gao de TMmo chuan shu sun hao he fei chang di de TEmo chuan shu sun hao 。bing ju ,zai zhe ge jie gou zhong ,wo men kao lv TMji mo he fu ge deng li mo shi zhi jian de zhou ji ou ge bing ju cai yong le ji xing bo dao jie gou ,cong er shi xian le ji di de pian zhen qi qi jian chang du (4.2μm)。gai pian zhen qi de zai λ=1550 nmchu de xiao guang bi he cha ru sun hao fen bie da dao le 29.5 dBhe 0.18 dB。tong guo yu qian ren she ji de pian zhen qi jin hang dui bi ,zai da dao 30 dB(huo yao deng yu 30 dB)xiao guang bi de pian zhen qi li mian ,ben wen she ji de pian zhen qi de qi jian che cun he cha ru sun hao dou shi fei chang xiao de 。2.zhen dui qian ren di chu de ji yu SPPsde pian zhen fen shu qi de xiao guang bi di 、che cun da he gui bo dao hou du da wen ti ,ben wen di chu le ji yu SPPsde ji xiao che cun de pian zhen fen shu qi 。zai ben jie gou zhong ,wo men jie zhu yu hou Si3N4jie zhi ceng de fu zhu ,shi xian le jie zhi bo dao yu fu ge deng li bo dao zhi jian de xiang wei pi pei ,zui zhong ,ben wen she ji de pian zhen fen shu qi zai 4.6 μmde chang du nei (bao gua wan qu bo dao bu fen ),shi xian le TMpian zhen guang 18.5 dBde xiao guang bi he TEpian zhen guang 14.5 dBde xiao guang bi 。3.zhen dui chuan tong de dan mo xi gui ji dian guang diao zhi qi diao zhi xiao lv di de wen ti ,ben wen di chu le ji yu SPPsde shuang jin shu tiao fu zhu zeng yi de shuang ceng dan mo xi dian guang diao zhi qi 。wo men shi yong le shuang jin shu tiao yu gui bo dao jie gou ,jiang da bu fen dian chang ji zhong zai dan mo xi fu jin de jian xi zhong ,cong er da da zeng jiang le dan mo xi yu guang chang zhi jian de xiang hu zuo yong ,bing shi xian le chao gao de diao zhi xiao lv (1.11dB/μm)。zhe yu chuan tong de shuang ceng dan mo xi gui ji dian guang diao zhi qi [45](0.16dB/μm)xiang bi ,di sheng le 7bei 。jin yi bu de ,wo men hai she ji le xin xing de ou ge jie gou lai di sheng ru she gui bo dao yu diao zhi qi zhi jian de ou ge xiao lv ,bing shi xian le 81.5%de ou ge xiao lv 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自浙江大学的朱海霞，发表于刊物浙江大学2019-05-27论文，是一篇关于表面等离激元论文,偏振器论文,偏振分束器论文,调制器论文,浙江大学2019-05-27论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自浙江大学2019-05-27论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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