表面等離激元具有突破光學衍射極限、局域場增強等特點,有望代替電子和光子作為信號載體,綜合光學系統(tǒng)的高帶寬特性與電子系統(tǒng)的緊湊性,構建新一代高速、高集成化的光電集成電路。為了有效探測表面等離激元,基于時域有限差分法提出一種基于周期性光柵的平面型表面等離激元探測結構模型,其中包括耦合光柵、條形波導以及探測光柵。首先簡要闡述了探測結構的工作原理,并建立了工作在670,1 310和1 550 nm波段的仿真模型;同時研究等離激元耦合效率隨入射光偏振角度的變化以及等離激元吸收率與波導長度的關系;最后實驗制備了相應的表面等離激元探測結構。結果表明:表面等離激元的耦合效率與偏振角度成余弦平方關系;在670 nm波段,吸收率在波導長度為5μm的條件下為4.3%,衰減長度為17.1μm,與表面等離激元傳播長度的理論值17.5μm基本吻合;實驗測得的光電流隨偏振角度的變化趨勢與仿真的吸收率變化趨勢一致,證實了上述模型能夠實現(xiàn)對表面等離激元的有效探測。所提出的表面等離激元探測結構模型為將來高速、集成化的新型光電集成電路提供了理論和實驗基礎。 

【文章來源】：光學精密工程. 2020,28(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

等離激元探測結構的仿真模型

需要指出的是,利用時域有限差分法對上述探測結構進行仿真計算時,主要研究探測結構的光學特性,因而定義由探測光柵引起的散射進入硅基底的光功率與入射光功率的比值為等離激元的吸收率γ,以η作為衡量該結構探測性能的參數(shù)。圖2(a)中的空心方形曲線代表等離激元的吸收率,其變化趨勢與耦合效率一致,吸收率在670 nm處達到最高值4.3%。圖2 670 nm波段仿真結果

670 nm波段仿真結果

【參考文獻】：
期刊論文
[1]像素級光學濾波-探測集成器件的研究進展[J]. 余曉暢,趙建村,虞益挺.  光學精密工程. 2019(05)
[2]基于等離激元熱電子效應的光電晶體管制備及其特性[J]. 陳廣甸,翟雨生,李裕培,王琦龍.  光學精密工程. 2018(03)



本文編號：3499048