项目名称: 基于对称破缺环形谐振腔结构的表面等离子体滤波器的设计与研究

项目编号: No.11504185

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 陈靖

作者单位: 南开大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 本项目研究基于金属-绝缘体-金属结构的对称破缺环形谐振器的滤波特性,在单一环形腔结构中实现多功能滤波。通过在环形腔上引入对称破缺使谐振器中出现多种谐振模式:与封闭环腔类似的奇数谐振模式和与LC回路类似的偶数谐振模式,实现对谐振器滤波波长的调制。通过在单一环形腔内部引入连通波导使谐振器产生串/并联等级联耦合效应,实现对谐振器滤波带宽的调制。采用传输线理论和LC电路原理构建理论模型,深入探索结构中本征模式产生的物理机制。采用时域有限差分法模拟结构中的光传输性质,研究结构参数对谐振器滤波性质的影响。通过理论建模与数值模拟对比优化结构参数,最终实现结构紧凑、功能多样、性能可调、传输高效、制作简便的环形滤波器件的设计开发。本项目的研究为发展新型纳米光子器件提供了理论指导和设计思路。

中文关键词: 表面等离子体滤波器;环形谐振腔;对称破缺;级联结构;集成光子器件

英文摘要: The objective of this proposal is to study the filter properties of the symmetry broken ring resonators, which are based on metal-insulator-metal structures. Multifunctional filter is achieved in a single ring resonator. Kinds of resonance modes can be observed via the symmetry breaking in the ring. Odd modes exhibit alike in the perfect ring, and even modes exhibit alike in the LC circuits. Filter wavelengths of the resonators can be modulated. Cascaded half-ring resonators are realized by adding a waveguide connector inside the single ring. Filter bandwidths of the resonator are tunable due to series coupling or parallel coupling effects in the cascaded structures. Eigenmodes of the resonators are investigated by employing transmission line theory and LC circuit theory. The transmittance properties of the resonator are simulated by using finite-difference time-domain method. Influences of structure parameters on the filter properties are studied. The resonators are optimized via theoretic analysis and simulation results. This can finally lead to the fabrication and development of the plasmonic ring filters, which are compact, multifunctional, fixable, efficient and easy-to-make. The research of this project will lay good theoretic basis and design methods for new types of nano-integrated photonic devices.

英文关键词: plasmonic filter;ring resonator;symmetry breaking;cascaded structure;integrated photonic device

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