极为小型化,且没有复杂的匹配角调试问题,这对高密度信息存储等领域极有价值。为进一步降低金属膜界面上的表面等离子波的传输损耗,提高倍频过程中的相互作用长度,在我们的样品设计中采用了超薄金属膜(约20-100nm厚),使金属膜上下界面上两个表面等离子波耦合来产生长程表面等离子波,这种耦合使得在金属膜内的光场有很大程度地减小,使光波在金属膜内传播的损耗大大降低,表面传输距离大为增加,而在金属表面的光场场强得到了有效的增强。这样一方面可以有效减小表面传输的损耗,另一方面,金属界面上的光场增强效应也提高了二次谐波的转换效率。但也同时带来一些问题,即基频光和倍频光相互作用的位相匹配问题,这一方面是因为金属介质折射率本身就与波长相关,而且当膜厚小于100纳米时,表面等离子波传播常数对膜厚和波长变得敏感[10],必须考虑波导色散。因此要使高传输和倍频同时在一块片子上实现,必须重点解决位相匹配问题。结合这一重点问题,我主要在以下几方面内容进行了研究。1. 研究了金属膜厚度与表面波传播常数的关系。这主要是因为,亚波长周期性结构的有效折射率及其平均有效折射率计算十分复杂,其与膜厚、波长及结构大小、形状都有关,而有效折射率及等效折射率计算对实现位相匹配是十分重要的。2. 研究了表面波传播常数与传输光和表面波耦合的位相匹配的关系。传输光和表面波耦合的位相匹配是实现光在亚波长周期性结构中无衍射超传输的基础,不同的传播常数的表面波需要设计不同周期的结构来实现传输光和表面波耦合的位相匹配。这种结构的周期是亚波长的,即在百纳米量级。3. 研究了基频光表面波与二次谐波产生的位相匹配的关系。由于长程表面等离子传输距离可以达到毫米量级,基频光表面波与二次谐波的位相匹配对提高二次谐波转换效率十分重要。因为金属及介质的折射率本身就与波长相关,且膜厚在小于100纳米时,还需要考虑波导色散,所以我们设计出不同周期的结构,
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