2010年COMSOL中国区用户年会
表面等离激元光子器件设计
及全光调制
报
指导老师:李智 龚旗煌
人:陈建军
告
2010年10月28日
北京大学物理学院
主 要 内 容
背景介绍
表面等离激元光子器件的设计
表面等离激元全光调制
小结
背 景 介 绍
表面等离激元(surface plasmon
polaritons,SPPs)
是光场和金属表面自由电子相互作用形成的一种光波
模式,该模式的场强离开金属表面指数衰减。
传 输 特 性
当
(
)
ωεωεωε
(
R
I
时
(
i+
)
)
=
)
εεω
ω
[
1
c
)
(
ε εω
+
1
(
k
sp
=
]
1/2
=
k
R
+
ik
I
sp
sp
Propagation length:
L
=
1
k
sp
I
2
∝
c
(
I
)
ωωε
(
)
ωεωεε
1
+
(
R
R
3
))
(
3
ε
1
Mode spot size:
W
/1
e
=
1
I
k
z
1
+
1
I
k
z
2
c
−
W
/1
e
≈
R
(
(
))
ωεε
+
1
ωε
1
c
+
R
(
(
))
ωεε
−
1
)
ωωε
−
+
R
(
在介质中的尺度为~100 nm,在金属中尺度为~10 nm,
传播长度L为~100 um。
SPPs特点:
可以将电磁场能量束缚在很小的空间范围,突破衍
射极限。
而在纳米光子学领域显示出巨大的应用
潜力,如纳米集成光子器件,纳米光学成像和纳米
光刻。
Subwavelength
waveguide
Nature 440, 508 (2006)
Plasmon laser
Nature 461, 629
(2009)
主 要 内 容
背景介绍
表面等离激元光子器件的设计
表面等离激元全光调制
小结
表面等离激元波导及光子器件设计
常见的表面等离激元波导:
1.
2.
3.
Long-range surface plasmon-polariton(LRSPP)
Dielectric-loaded surface plasmon-plariton
(DLSPP)
Channel surface plasmon-polariton
(CPP)