基于单个Loop-Stub侧边耦合金属纳米波导结构中类电磁诱导透明现象的研究

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随着纳米光子学的不断发展,人们可以在纳米尺度下对材料进行各种各样的加工制备,光与亚波长器件的相互作用引起了人们极大的研究兴趣。目前,表面等离子体激元被认为是直接操纵光子的重要手段。它具有突破衍射极限的优势,为光子器件的小型化和集成化提供了可能。  电磁诱导透明是一种量子干涉现象,在三能级原子系统中,两条同时到激发态的路径之间产生了相消的量子干涉效应,这样原本被原子吸收的模式光由于另外一种模式光的存在不再被吸收,从而出现所谓的透明现象。众所周知,传统的电磁诱导透明能够有效地减慢光速,为光存储提供了关键的方法。然而在常规条件下实现电磁诱导透明几乎不可能。近年来,使用共振腔耦合已经实现了类电磁诱导透明效应,使得传统的量子效应引入了经典光学领域。研究者们把他们的目光转移到对光子有着强束缚作用的基于表面等离子激元原理的金属-介质-金属波导结构及金属微腔上。本论文主要就是研究和设计能够实现类电磁诱导透明的各种新奇的微纳光子器件。  在本文中,我们首次在单个Loop-Stub侧边耦合腔的表面等离子体波导结构中实现类电磁诱导透明效应,并且通过时域有限差分法对其进行了数值模拟。相比于其他实现类电磁诱导透明的表面等离子体波导结构,Loop-Stub侧边耦合腔结构在实现等离诱导透明中不需要额外的耦合腔。我们可以通过改变水平分支和竖直分支的几何参数来调控等离诱导透明的透射窗口。此外,该结构下的等离诱导透明的透射峰波长与水平分支的折射率几乎呈线性关系。这种表面等离子体结构十分简洁,易于制作,在未来的集成光学领域中能作为优秀的光子器件来动态地操纵光。此外它还能在高速光开关、光存储和微纳传感领域有着不错的应用。  本文的研究工作:  (1)首先在单个Loop-Stub侧边耦合波导结构中实现了类电磁诱导透明现象,研究了各种参数对诱导峰的影响,这包括可以通过改变填充材料的折射率对诱导峰进行调控。最终我们的结构的透射峰值达到了0.84以及较大的质量因子24.9。  (2)对诱导峰的透射率及质量因子的关系做了一定的研究,发现高的透射率往往伴随着较低的质量因子。
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