基于表面等離子體的光隔離器.pdf

1、在現(xiàn)代光通信系統(tǒng)中,光隔離器是一種不可或缺的光無源器件。光隔離器避免了光源和光器件由于反射光而被損壞。傳統(tǒng)的光隔離器是利用偏振光的法拉第效應(yīng),此種技術(shù)已經(jīng)很成熟并廣泛市場(chǎng)化。傳統(tǒng)光隔離器的尺寸是厘米量級(jí),這一尺寸不適宜于光路集成。表面等離子體是近年來納米光子學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),它是由電子在外加場(chǎng)的作用下產(chǎn)生振蕩,在金屬和介質(zhì)表面形成的一種波。表面等離子波由于是一種慢波,它的波長是激發(fā)光波長的十分之一左右。利用它的此種特性,可以實(shí)現(xiàn)光器件的

2、小型化,表面等離子體在光器件的方面的應(yīng)用已有進(jìn)展。
　　本文設(shè)計(jì)了兩種基于表面等離子體的光隔離器模型。第一種模型是利用了波導(dǎo)的非互易耦合。分別構(gòu)造了一個(gè)表面等離子體波導(dǎo)和一個(gè)介質(zhì)波導(dǎo),其中,表面等離子體波導(dǎo)是由非互易材料組成。當(dāng)光正向傳輸時(shí),由于兩個(gè)波導(dǎo)的傳播常數(shù)不匹配,兩波導(dǎo)不發(fā)生有效耦合,介質(zhì)波導(dǎo)中的光順利通過。而當(dāng)光反向傳輸時(shí),由于磁光材料的非互易性,使得兩波導(dǎo)由于相位匹配而發(fā)生了有效耦合。反向光轉(zhuǎn)化為表面等離子體波而被損耗

3、掉,從而隔離了反向光。
　　設(shè)計(jì)的第二個(gè)模型是非互易耦合缺陷型光隔離器。同樣分別構(gòu)造了表面等離子體波導(dǎo)和介質(zhì)波導(dǎo),并在介質(zhì)波導(dǎo)的中間構(gòu)造一缺陷結(jié)構(gòu),使得光不能有效通過。當(dāng)光正向通過時(shí),介質(zhì)波導(dǎo)和金屬波導(dǎo)由于相位匹配而相互耦合,介質(zhì)波導(dǎo)中的光借助于金屬波導(dǎo)中的表面等離子體波通過模型的缺陷結(jié)構(gòu),然后,金屬波導(dǎo)中的表面等離子體再次向下耦合進(jìn)介質(zhì)波導(dǎo)中輸出。而當(dāng)光反向通過時(shí),介質(zhì)波導(dǎo)和金屬波導(dǎo)相位不再匹配,兩波導(dǎo)不發(fā)生有效耦合,光只能繼續(xù)