双层半圆介质优化表面等离子波导的高效传输特性研究

本文研究了双层半圆介质加载的表面等离子激元波导（Surface Plasmon Polariton Waveguides, SPPWs）的传输特性，特别是在工作波长1550纳米下。研究团队采用有限元方法对这种新型波导结构进行了深入的数值仿真和优化分析。他们的发现关键在于，当双层介质的折射率设置为n1=1.4和n2=1.473时，波导的传输性能达到了最佳状态。这个折射率组合使得波导在保持总体积不变的前提下，实现了理想的传输特性。 在具体参数上，当波导内外半径的比值r1/r2设定为0.5时，波导的传播长度最长，这意味着信号可以更有效地在波导中传输，减少了能量损失。同时，波导的衰减系数最小，这有助于减小信号衰减，提高信号的保真度。此外，该优化设计还带来了模式面积和品质因数的显著提升，这两个参数对于衡量波导的带宽和效率至关重要。高品质因数意味着波导能支持更多的模式并且信号损耗更低，而较小的模式面积则有助于减小尺寸，这对于集成光学系统尤其重要。 总结来说，这项研究揭示了双层半圆介质加载表面等离子激元波导在特定折射率条件下，其传输性能的高度优化，这对于设计高性能的光电子设备，如光通信系统、传感器和纳米器件具有重要意义。通过精确控制波导的几何参数，可以实现更高效、更稳定的光信号传输，为集成光学技术的发展提供了新的理论支持和实践指导。