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通过垂直与横向锥形漏斗结构将绝缘体上硅波导耦合至金属-电介质-金属等离激元波导

DOI：10.1007/s00340-020-07454-z 期刊：Applied Physics B 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 设计高效紧凑的耦合器对于等离激元器件与传统绝缘体上硅器件的混合集成至关重要。锥形漏斗结构通常用于将光从硅条形波导耦合至金属-介质-金属等离激元波导。本文研究了金属漏斗及垂直/横向渐变硅波导不同参数对所设计耦合器性能的影响。数值模拟表明，该优化耦合器在C波段的平均耦合效率达87%。所设计的1.18微米长耦合器相较既往方案具有更短长度，其理论耦合效率在整个O、E、S、C、L和U光通信波段均高于85%。
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

研究金属漏斗及垂直与横向锥形硅波导的不同参数对所设计耦合器性能的影响，该耦合器用于实现等离激元器件与传统绝缘体上硅器件的混合集成。

研究成果

结合表面等离子体组件与SOI组件的使用，可实现密集且高性能的电光集成，从而扩展集成电路的处理能力。一个500纳米×220纳米的SOI波导被高效耦合至一条100纳米宽通道（该通道刻蚀在100纳米厚的金层中）。该耦合器长度为1.18微米——比先前报道更短，而FDTD模拟表明其在C波段的平均耦合效率达87%。

研究不足

制造缺陷不可避免；因此，通过数值计算评估了设计的三维锥形结构与金属漏斗在厚度偏差及侧壁粗糙度方面对所设计耦合器性能的影响。

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