亚波长等离激元波导传输特性的研究

为人们所关注,此后这方面的研究有所减弱。,毅%—型骘∞图1.2(a)Otto装置结构Co)(b)lQvetschmann装置结构近年来,随着科学技术的进一步发展,各种工艺技术的有了长足进步,现今制作特征尺寸为微米和纳米级的电子元件和回路,已不成问题了,人们才重新点燃起研究SIPs的兴趣。只有当结构尺寸可以与SPPs传播距离相比拟时,SPPs的特性和效应才会显露出来。SPPs是光子和导体中的自由电子相互作用而被表面俘获的光波,或者说是自由电子和光波电磁场由于共振频率相同而形成的一种集体振荡态【9】.在亚波长金属结构中,SPPs的光的局域化效果和光场的增强效应已被发现【to-12].SPPs不仅能够突破衍射极限,而且为相关纳米光子器件的应用提供了可能,如近场光学显微镜f13J,光学存储【硼,纳米光刻【1犏生物光子学f。6】等。为了使SPPs在高集成度的光子回路中能够取得良好的传输距离和局域化效果,各种各样的等离激元波导(PlasmonicWaveguide,PW)被研究,例如金属光子晶体【17】,薄金属条【lsl,金属纳米粒子链I嘲,金属纳米棒刚以及V型槽结构口11。在这些等离激元波导结构中,亚波长等离激元波导在理论和实验方面都已经有了大量的研究成果。50.100纳米的大小的金属球链传输距离不会超过几百纳米[221。隧道型结构的亚波长等离激元波导可使局域化范围在100-200纳米,得到传输距离可以达到微米量级【2引。基于长程表面等离激元极化模式的薄金属条型结构,其传输距离可达到几个微米,但这种条形结构不能取得好的局域效果[24·25】。图1.3所示就是这几种结构的SPPs的场模式分布情况。从图示的仿真结构可以看出,纳米球链结构(如图1.3a)的传输距离最短。纳米球链结构和金属条型结构(如图1.3c)都有渐逝尾巴扩散到周围的介质中,并没有高度的局域化效果,这就使这些波导可有更多的