本文利用方形谐振器与两个金属／介质／金属型波导结构耦合设计了一个亚波长的表面等离子体波导传感器,并通过有限元分析研究了此结构的传输特性。研究表明,通过谐振器耦合能有效增强共振波长的表面等离子体波的透射能力,同时减小两侧波导结构与方形谐振器之间的金属势垒层宽度可提高透射率。传感器的共振波长与介质材料的折射率之间存在着线性关系,1阶共振模的灵敏度可达1100 nm／RIU。这种传感器可实现器件的小型化,在生物、工业传感领域有着很大的潜力。

基于渐变包络近似(SVEA)研究了非线性薄膜波导的TE模传输特性,得到了较为简洁的模式本征方程和导波的电磁场分布规律。对于芯区为自聚焦Kerr型介质,随着光功率强度的增大,导波的有效折射率增大,芯区中的传输功率比也增大,非线性介质的自聚焦效应就愈加明显。研究还表明,利用渐变包络近似得到的相关规律不仅简单清晰,而且十分有效,在光功率强度不太大时有很高的精确度。

利用圆柱形介质设计了一个Bragg微腔结构,含有圆柱形和环形两个微腔。基于传输矩阵理论,通过研究会聚柱面波的反射相移,根据反射相移在Bragg禁带中的尖锐突变来确定微腔结构的共振模。较之其他计算方法,相移方法操作简单,图像直观,且行之有效。研究表明,随着中心圆柱形微腔的半径增大,方位指数相同的两微腔共振模之间会发生相互作用,在腔模光子能量相近时耦合效应最强,导致双微腔的耦合共振模曲线出现反交叉现象。最后给出了耦合共振模的空间电磁场分布。

Based on the optical Tamm states (OTSs), a metal-distributed Bragg reflector (DBR) structure is presented. The existence of optical Tamm states is demonstrated by the dip of reflectivity spectrum in photonic band gap. The properties of the optical Tamm states are investigated by applying the transfer matrix method. The effects of different metal thicknesses and angles on the absorption are studied by numerical simulation. The wide-angle perfect absorption appears when the metal thickness is 39 nm.