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表面等离子体波导/超表面/石墨烯系列研究进展

2016-01-27 11:30
野明月
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  表面等离子体波导能够局域光在亚波长尺寸(突破光衍射极限),被视为未来大规模光集成电路的候选者,是目前片上光互连技术的研究热点。超表面和石墨烯作为一种新颖的表面结构和二维材料已经被越来越多的关注和研究,尤其是在光电子器件领域。

  武汉光电国家实验室王健教授领衔的多维光子学实验室(MDPL:Multi-Dimensional Photonics Laboratory)致力于硅基光子集成器件设计研制及其在光信号处理中的应用研究,近来在这个领域取得了系列研究进展。

  最近,在王健教授的指导下,硕士研究生张仲来设计了一种long-range hybrid wedge plasmonic (LRHWP) waveguide; 比起之前设计的hybrid wedge surface plasmon polariton (SPP) waveguide结构,在具有几乎相同的模式限制效果的情况下,该波导(LRHWP)可以增加一个量级的光传播距离。该工作“Long-range hybrid wedge plasmonic waveguide,”发表在 Scientific Reports (vol. 4, article number: 3720, 2014)上。此外,博士生桂成程设计了一种新型的楔形hybrid plasmonic terahertz (THz) waveguide,该波导结构具有长传播距离以及非常小的亚波长尺寸模式限制的特征。该工作“Wedge hybrid plasmonic THz waveguide with long propagation length and ultra-small deep-subwavelength mode area,” 发表在Scientific Reports (vol. 5, article number: 11457, 2015)上。本科生向超设计了一种深亚波长尺寸的非常紧凑的有源混合等离子体环形谐振器,可应用于激光领域。该结构具有很高的品质因子(Q)、很小的模式面积(V)、高Purcell 因子 (Fp)、低阈值增益以及亚微米级的非常小的尺寸。该工作“Proposal and numerical study of ultra-compact active hybrid plasmonic resonator for sub-wavelength lasing applications,”发表在Scientific Reports (vol. 4, article number: 3720, 2014) 上。另外,博士生杜竫设计了一种V型天线阵列,实现了一到四路轨道角动量(OAM:orbital angular momentum)的广播,此结构具有小于-15 dB串扰的特性。该工作“Design of on-chip N-fold orbital angular momentum multicasting using V-shaped antenna array,”发表在Scientific Reports (vol. 5, article number: 9662, 2015)上。

  

  图1  (a) 设计的long-range hybrid wedge plasmonic (LRHWP) waveguide结构;(b) 楔形hybrid plasmonic terahertz (THz) waveguide结构; (c) 环形谐振器的三维和二维结构示意图及模式的能流密度分布;(d) 基于V型天线阵列OAM广播的概念和原理。

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