含矩形腔MIM波导类电磁诱导透明和慢光效应数值研究

摘要

表面等离子波（Surface plasmon polaritons，SPPs）是电磁波被限制在金属-电介质表面上并沿着金属表面自由电子振荡的一种传输行为。表面等离子波的一个重要特点是能在纳米尺度下突破光的衍射极限。这一重要的特性可实现光波在纳米尺度下的控制，对于光学器件的集成化、微型化有重要的意义。金属-电介质-金属（MIM）等离子波导系统结构简单、制作方便，因而受到了研究人员的广泛关注。 本文提出了三种MIM表面等离子波导，并通过COMSOL仿真软件研究了表面等离子波波导的透射特性和模场分布情况。在分析含矩形腔MIM波导结构时，构成双腔耦合的结构，由于两谐振腔之间存在失谐，表面等离子波经过两谐振腔的作用激发出透射峰,这就形成类电磁诱导透明现象。通过对波导结构的相移计算，得到该波导结构的最大时延为0.28ps，对应的最大群指数是84。在分析简单支节型MIM波导结构时，建立双简单支节波导模型。分析了腔的长度和腔间距离的改变对类电磁诱导透明现象的影响并分析了该结构下的光时延，最大时延为0.098ps，最大群指数为29.4。最后分析了含矩形齿支节型MIM波导结构，结果表明矩形齿在支节波导的位置对透射谱存在影响，当矩形齿位于磁场最强处，谐振波长红移；当矩形齿位于电场最强处，谐振波长蓝移。利用该特性产生的类电磁诱导透明现象，最大时延为0.049ps，该结构的最大群指数为14.7。本文研究的结果为纳米器件集成提供了参考。

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