研究目的
提出并研究基于CMOS兼容的混合绝缘体-金属-绝缘体（HIMI）平面等离子体激元波导的器件，用于1.55微米工作波长下的片上应用。
研究成果
所提出的HIMI等离激元波导组件（包括跑道形环形谐振器、Y型分束器、耦合器以及双抛物线型纳米天线）在芯片应用中展现出卓越的紧凑性、效率和功能性。采用这些组件设计的集成电路为未来芯片级光子应用展现出良好前景。
研究不足
该研究仅限于基于模拟的分析，未包含实验验证。实际制造挑战及真实环境下的性能表现未被探讨。
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长程多层混合等离子体波导器件与集成电路
DOI：10.1109/tnano.2019.2939944
期刊：IEEE Transactions on Nanotechnology
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
本研究首次在1.55微米工作波长下，提出并研究了基于CMOS兼容的混合绝缘体-金属-绝缘体（HIMI）平面等离子体激元波导的组件，包括跑道形环形谐振器、Y型分束器、耦合器以及双抛物线轮廓纳米天线。利用CST微波工作室分析了这些组件在不同参数变化下的性能。所提出的跑道形环形谐振器在0.40微米半径和0.49微米间隔长度下，实现了153.88纳米的自由光谱范围、0.3232纳米的半高全宽和46.57分贝的消光比。Y型分束器在两个输出臂中均分配了46.85%的等功率，耦合器则在耦合臂中实现了高达86.5%的功率耦合。双抛物线轮廓纳米天线分别提供了7.99分贝的增益、203太赫兹的带宽和84.56%的效率。基于所有这些组件，还设计并研究了用于片上应用的HIMI等离子体激元集成电路。所提出的组件在芯片级集成电路中表现出极高的工作效率。本研究为未来的芯片级应用奠定了基础。
作者：
Prateeksha Sharma，Dinesh Kumar Vishwakarma
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