二维FDTD法下MIM型Y形分束器传输特性对比研究

本研究论文主要探讨了基于金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal, MIM)型表面等离子体光波导的Y形分束器的传输特性，特别是在其几何结构参数变化下的性能分析。研究采用了二维时域有限差分(FDTD, Finite Difference Time Domain)方法，这是一种数值模拟技术，用于精确计算电磁场在空间和时间上的分布，常用于光波导系统的设计与分析。 首先，论文对比了两种不同形状的弯曲分叉部分，即正弦形和圆弧形的Y形分束器。结果显示，波导宽度对这两种分束器的传输特性影响显著，因为它决定了光波在波导内的传播效率和模式选择。而两个输出分支的偏移量和弯曲分叉部分的长度虽然有所影响，但相较于波导宽度来说，其影响程度较小。 在600到1500纳米的波长范围内，圆弧形的Y形分束器表现出更好的传输特性，可能是因为其更平滑的边缘减少了反射和散射，从而提高了光能的传输效率。对于非对称型Y形分束器，当弯曲分叉部分为正弦形时，偏移量对反射率、传输率和能量分束比的调控作用更为明显，能够实现更高的能量分束比，甚至可达2:1的比例，这在设计具有特定方向性的光信号处理设备时具有重要意义。 然而，当弯曲分叉部分采用圆弧形时，偏移量的调节作用减弱，这意味着在设计时需要更加精细地考虑其他参数来优化传输性能。此外，关键词“集成光学”、“光波导”和“表面等离子体光波导”强调了这项研究在现代光通信和光集成技术中的应用价值，而“Y型分束器”则突出了研究的核心器件，它在光纤通信、光信号处理和光学计算等领域有着广泛的应用前景。 总结来说，该研究为设计和优化高性能的MIM型表面等离子体光波导Y形分束器提供了重要的理论依据，特别是在调整几何参数以改善传输特性和增强定向性方面，这对于集成光子学和光通信系统的未来发展具有重要参考价值。