簡介:
表面等離子體激元(SPPs)是由於金屬中的自由電子和電介質中的電磁場相互作用而在金屬表面捕獲的電磁波,並且它在垂直於介面的方向上呈指數衰減。[1]
與絕緣體-金屬-絕緣體(IMI)等離子波導相比,金屬-絕緣體-金屬(MIM)波導具有很強的光約束,對SPPs來說,其傳播距離可接受。
有許多種類的奈米波導濾波器:齒形等離子體波導[2],盤型諧振腔Channel drop濾波器,矩形幾何諧振腔[3]以及環形諧振腔[4]。
MIM波導中,有兩種等離子體濾波器,即帶通和帶阻濾波器。

圓盤諧振腔Channel drop濾波器 齒形等離子體濾波器

矩形幾何諧振腔 環形諧振腔
2D FDTD模擬
選擇TM偏振波激發SPPs
應用正弦調製高斯脈衝光來模擬感興趣的波長
輸入場橫向設置為模式場剖面(使用模式求解器計算)
網格尺寸要小到足以研究SPPs
對於諧振器,模擬時間應該足夠長,使時域內的場在使用脈衝時衰減到很小的值。
用Lorentz-Drude模型對銀的色散進行了研究。

奈米盤諧振腔設計

2D模擬參數 SMGP的輸入場設置
模擬結果

輸出記錄器的功率譜*歸一化到光源。顯示波長530 nm和820 nm的兩個峰值**。
*Note:直接從OptiFDTD獲得的功率譜上,可以演示濾波器。傳輸光譜可以使用參考1中的方法來計算。
**Note:峰值波長處的細微差異(與參考相比)是由於使用了不同的金屬模型。
波長為530 nm,700nm,820nm的Hz對應的光場,其表現為濾波特性
[1] Hua Lu, et al., “Tunable band-pass plasmonic waveguide filters with nanodisk resonators,” Opt. Exp. VOL. 18, NO. 17, 17922-17927 (2010)
[2] X. S. Lin, et al., "Tooth-shaped plasmonic waveguide filters with nanometeric sizes,"Opt. Lett. 33, 2874-2876 (2008);
[3] A. Hosseini, et al., “Nanoscale surface Plasmon based resonator using rectangular geometry,” Appl. Phys. Lett. 90(18), 181102 (2007).
[4] T. B. Wang, et al., “The transmission characteristics of surface plasmon polaritons in ring resonator,” Opt. Express 17(26), 24096–24101 (2009).
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