基于表面等离子体耦合微腔的光学缓存研究

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近年来,集成慢光器件的研究在国内外引起广泛兴趣。表面等离子体器件能实现亚波长局域化,可极大地提高光子系统的集成度,成为了慢光技术中的佼佼者。本文研究了基于表面等离子体波导耦合微腔谐振器的等离子体诱导透明效应及其慢光特性。主要完成以下工作:  1.设计了单模式和双模式谐振器的耦合等离子体直波导系统。我们这个结构是首次被提出,产生跟传统不一样的裸态的 PIT效应,是由于狭槽矩形腔中的一个辐射(radiant)的驻波腔模式和在环形腔中的两个次辐射(subradiant)的行波模式发生相消干涉的结果。  2.建立了耦合模理论(CMT)模型,理论结果与 FDTD结果数值仿真结果吻合比较好。对耦合微腔PIT产生原理进行了简单说明,并分析了我们这个结构与前人研究的相似耦合谐振腔结构产生的PIT的差异。通过调节参数、优化结构系统呈现两种典型的PIT线型,我们详细讨论了两种PIT线型的差异。数值结果表明带有弱分辨和相等高度的双谐振峰的PIT线型表现出高性能的慢光特性。其延时带宽积(DBP)可以大于1,而且呈现出比较低的色散。因此在提出的这个系统中,能够获得带有极小的脉冲畸变的1 bit的延时。其结果优于传统的产生PIT的表面等离子体结构。  3.进一步对ring-bus-slot结构作为单元胞级联之后做了深入的研究,通过对两个级联单元间距参数的调节,可以发现马鞍形的 PIT窗口线型变成波纹形状,通带变得更宽,并且通带顶部变得更平坦。我们对于级联后的PIT效应的传输特性,也建立了理论模型包括耦合模理论和传输矩阵理论进行了验证,以及其慢光特性进一步的分析及探讨研究,理论上获得了良好的新型表面等离子体波导的慢光特性,我们提出的结构很有可能会在光学开关、光学缓存等光子集成系统找到潜在的应用。
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