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硅波导与透镜-漏斗结构金属-介质-金属等离子体激元波导的耦合

DOI：10.1007/s11468-019-01085-7 期刊：Plasmonics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 通过超薄绝缘体上硅（SOI）波导已实现多种光子集成器件，因此将超薄SOI波导与等离子体波导耦合具有重要价值。本文提出一种基于截断伦伯透镜与金属抛物线漏斗构成的透镜-漏斗结构的超薄SOI波导到金属-介质-金属等离子体波导的耦合方案。该透镜通过改变导波层厚度实现。采用时域有限差分法研究了耦合器几何参数的影响。1.13微米长的耦合器将C波段平均耦合效率从66.4%提升至82.1%。数值模拟表明该耦合器在光通信O、E、S、C、L、U全波段的耦合效率均高于69%。
作者： S. Hadi Badri，M. M. Gilarlue
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

将超薄SOI波导转换为基于透镜-漏斗结构的金属-介质-金属等离子体激元波导，该结构由截断型鲁内伯格透镜和金属抛物线形漏斗组成。

研究成果

由截断的鲁内伯格透镜和外围金属抛物线形漏斗组成的透镜-漏斗结构，能有效将超薄SOI波导与MDM等离子体激元波导耦合。该设计耦合器在C波段的平均耦合效率为82.1%，在1260-1675纳米带宽范围内耦合效率高于69%。

研究不足

所提出的结构适用于具有薄导波层的SOI波导，而由于超薄波导的宽度比传统SOI波导更大，设计耦合器更具挑战性。透镜的不完美可能会使C波段的平均耦合效率降低多达5%。

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