为了实现高Q值极小模体积的表面等离子体微腔,提出一种混合表面等离子体微盘腔,介质微盘上放置横截面为矩形的金属纳米环形条,微盘腔中间由低折射率材料隔离.用有限元法对混合微腔的模式特性进行数值模拟,研究了其品质因子、有效模式体积和腔外能量比随器件几何尺寸的变化规律.结果表明,所设计微盘腔具有较低的传播损耗、较强的光场约束能力和较高的腔外能量比,品质因子高达7 000,最小模体积仅为0.315 μm3,可实现高灵敏度折射率传感.

构建了一种三层混合光子晶体等离子体激元结构，分别为金属银(Ag)层，低折射率二氧化硅(SiO2)层和二维光子晶体层。这种混合光子晶体等离子体激元结构具有明显的横磁模(TM)模式带隙。在二维的光子晶体层的中心引入一个单元胞缺陷，形成缺陷腔结构。这种纳米尺度的光子晶体等离子体微腔的体积远小于传统介质的光学微腔，光子能量可以很好地被局域到低折射率层，实现了深亚波长尺度下的对光的限制。通过改变该混合光子晶体等离子激元结构的参数，利用三维时域有限差分(3D-FDTD)方法，分析了这种混合光子晶体等离子微腔结构的光学特性。分析表明：这种纳米微腔具有极小的模式体积0.0141 (λ/n)3和高的Q/V值。