[发明专利]一种等离子激元谐振波分复用器

说明书

本发明公开一种等离子激元谐振波分复用器，由金属薄膜，以及呈镂空状开设在金属薄膜上的1条入射波导、2条以上的出射波导和2条以上的谐振腔组成。出射波导和谐振腔的数量相同，1个出射波导对应1个谐振腔。通过在入射波导的两侧和/或后端设置谐振腔，并在谐振腔的另一侧设置出射波导来构成复用器，并通过在每个谐振腔内部加入一个金属膜块，使得谐振腔内可以形成一个F‑P腔，使得表面等离激元SPP与谐振腔实现共振耦合；这样利用表面等离激元SPP与谐振腔的共振耦合作用，可以通过调节谐振腔中金属薄膜的尺寸，实现等离激元多路信号分离和各通道波长调节；同时可以通过改变耦合间距，体现特定的耦合效果。

技术领域

本发明涉及微纳光子技术领域，具体涉及一种等离子激元谐振波分复用器。

背景技术

SPP在高度集成的光电路中的器件具有广阔的应用前景，因为它们克服了传统的衍射极限，并且可以在亚波长尺度上操纵光。在已提出的各种等离子SPP结构中，金属-介质-金属(MIM)波导结构因为可以支持表面等离子体激元(SPPs)模式传输并将模式束缚在电介质层中，且对光具有较强的局域能力，简单且易于高度集成的优点，在纳米集成光学与器件方面有着极大的应用潜力。

随着科学技术的不断发展，应用于波长选择的波分复用器在光学计算和电信号传播中起到很重要作用，例如基于等离子体带通和带阻滤波器，前者允许具有一定波长的光通过波导，而后者禁止某些波长的传输。这两种滤波器在纳米光学器件中有很重要的地位。科研人员纷纷对此进行了广泛的研究，例如像齿状的纳米等离子体波导滤波器，基于长程等离子体的滤波器，以及弯曲波导带通滤波器。然而，对于现有等离子体波分复用器还较少关注。

发明内容

本发明提供一种等离子激元谐振波分复用器，其能够实现不同特性和功能。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种等离子激元谐振波分复用器，由金属薄膜，以及呈镂空状开设在金属薄膜上的1条入射波导、2条以上的出射波导和2条以上的谐振腔组成；出射波导和谐振腔的数量相同，1个出射波导对应1个谐振腔；入射波导为长条形；入射波导的前端延伸至金属薄膜的边缘处，入射波导的后端延伸至金属薄膜的中部；每个谐振腔均为圆形；谐振腔分布设置在入射波导的两侧和/或后端；每个谐振腔内部均嵌设有1个矩形的金属膜块，且金属膜块位于谐振腔的中心处；每个出射波导均为长条形；每个出射波导的前端与其所对应的谐振腔相对，每个出射波导的后端延伸至金属薄膜的边缘处；谐振腔与入射波导和出射波导之间均存在一定距离，且出射波导的延伸方向与入射波导的延伸方向垂直和/或在同一条直线上。

上述方案中，金属膜块为长条矩形。

上述方案中，金属膜块的对称中心与谐振腔的对称中心相重合。

上述方案中，所有谐振腔及其内部的金属膜块的尺寸相一致。

上述方案中，入射波导和所有出射波导的宽度相同。

上述方案中，谐振腔的直径等于入射波导的宽度及出射波导的宽度的两倍。

上述方案中，出射波导与谐振腔之间的距离等于该谐振腔与入射波导之间的距离。

上述方案中，设置在入射波导的两侧的谐振腔的个数相同。

上述方案中，谐振腔在入射波导的两侧呈镜像对称设置。

与现有技术相比，本发明通过在入射波导的两侧和/或后端设置谐振腔，并在谐振腔的另一侧设置出射波导来构成复用器，并通过在每个谐振腔内部加入一个金属膜块，使得谐振腔内可以形成一个F-P腔，使得表面等离激元SPP与谐振腔实现共振耦合；这样利用表面等离激元SPP与谐振腔的共振耦合作用，可以通过调节谐振腔中金属薄膜的尺寸，实现等离激元多路信号分离和各通道波长调节；同时可以通过改变耦合间距，体现特定的耦合效果。

附图说明