边缘等离子体辅助电光调制器

摘要： 我们通过利用混合等离子体波导特有的边缘等离子体模式，实现了高效电光调制。该方法解决了有源和无源元件偏振约束导致的集成微波光子学主要障碍。除表面等离子体激元典型的亚波长限制外，边缘等离子体模式还能精确匹配基于硅的输入/输出光栅耦合器、波导和电光调制器的偏振要求。这种采用三明治结构的混合波导概念实现了传播等离子体模式与波导模式的耦合。垂直排列的三明治结构包含一层极近零介电常数材料（氧化铟锡），可在小尺度上实现高效调制。所采用的边缘等离子体具有混合偏振态，可由水平偏振波导模式激发。这使得调制器能直接与高效光栅耦合器配合工作，避免使用笨重且损耗高的偏振转换器。我们建立了基于麦克斯韦方程与漂移-扩散半导体方程相结合的三维光学模型，通过大量数值计算完成了材料与几何结构的优化，计算并分析了有效模式、稳态场分布、消光系数、光学损耗及电荷传输特性。除偏振匹配优势外，该模型的特点还包括：硅波导的紧凑平面几何结构、降低的有源电阻R值，以及便于实验实现的简约设计。