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表面等离子体波(Surface plasmon polaritons,SPP)是一种束缚在金属和电介质表面上并沿着界面传播的特殊电磁波场。表面等离子体波可以突破衍射极限,实现亚波长尺寸对光的传输和控制,因此对这类光波导的研究越来越受人们的关注并成为研究热点。金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)具有良好的局域作用和导向性,成为研究表面等离子波导结构的首选结构。目前,各种基于MIM结构的滤波器、耦合器、分束器、马赫曾德尔干涉仪等都得到了广泛研究。
为了满足器件高集成度的要求,我们需要不断缩小光学元器件的尺寸,这样对如何在纳米尺寸的SPP器件上控制光传输提出更大挑战。人们已经提出了很多方法实现纳米尺寸对光的控制,如在SPP波导中利用电光效应、热光效应、超快光激励等,但这些方法各有缺陷。本文提出了一种与光微流控技术相结合的等离子体限幅器,不仅首次实现了等离子体波导的限幅作用,而且具有调控范围大,调控更灵活的特点。
本文的研究成果主要有:
1)改变腔内注入水量和油量的模拟实验。结论:(1)液柱长度对峰值透过率的影响极小,可以忽略;(2)谐振波长随液柱长度增大而红移,且为线性变化。(3)液体折射率不同,峰值透过率不同,谐振波长及其线性变化规律也不同。
2)固定液柱长度,改变折射率模拟实验。结论:液柱长度固定时,谐振波长与液体折射率之间呈正比例线性关系,峰值透过率与液体折射率近似反比例线性关系。因此,当注入液体折射率较小时,透过率峰值限定在较大的值,且可以实现较高精度调控的谐振波长;当注入液体折射率较大时,透过率峰值限定在更低的值,且可以实现大范围可调控的谐振波长。