表面等离子体激元定向耦合器的传输特性研究

"一种表面等离子体激元定向耦合器的传输特性" 本文主要探讨了一种基于表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs)的定向耦合器的设计和传输特性。通过使用三维全矢量时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)进行数值模拟，研究了该耦合器在基模传输时的行为。这种耦合器的特点是波导间的间隔金属条高度小于金属层的厚度，这样的设计旨在优化耦合效率。 作者们分析了模式场分布和能流密度分布，发现波导内部沿纵向的能流密度在接近间隔金属条的部分显著增强，这有利于提高两个波导之间的耦合效率。此外，他们还探讨了耦合长度、最大转移功率与间隔金属条高度之间的关系。结果显示，间隔金属条高度的减小能够有效地缩短定向耦合器的耦合长度，这对于实现更紧凑的光子集成电路具有重要意义。 表面等离子体激元是一种电磁波在金属-绝缘体界面上的局域振荡现象，因其亚波长特性，常被用于微纳光子学领域，以实现光的高强度集中和小型化器件设计。这种亚波长定向耦合器结构在基于SPPs的集成光路中有广阔的应用前景，包括光通信、光传感器以及量子信息处理等领域。 通过这种耦合器的设计，可以克服传统光学中的衍射极限，实现光的纳米尺度操控，这对于推动光电子技术的发展具有重大价值。未来的研究可能会进一步优化这种耦合器的性能，如增加耦合效率、降低损耗等，以满足更高要求的集成光学系统需求。 该文深入研究了表面等离子体激元定向耦合器的物理机制和优化策略，为集成光学领域的设计和应用提供了新的理论基础和实验参考。