OptiFDTD 應用 奈米盤諧振器等離子波導濾波器

Mondo 科學 更新 2024-01-31

介紹表面等離子體激元(SPP)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被困在金屬表面的電磁波,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) 等離子體波導相比,金屬-絕緣體-金屬 (MIM) 波導具有很強的光學約束,並且具有可接受的 SPPS 傳播距離。 奈米波導濾波器有多種型別:齒形等離子波導[2]、盤式諧振器通道跌落濾波器、矩形幾何諧振器[3]和環形諧振器[4]。 在MIM波導中,有兩種型別的等離子濾波器,帶通濾波器和帶阻濾波器。

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 輸入場橫向設定為模場剖面(使用模式求解器計算) 網格尺寸應足夠小,以研究SPPS 對於諧振器,時間應足夠長,以便使用脈衝時時域中的場衰減到非常小的值。 使用洛倫茲-德魯德模型研究了銀的色散。

奈米圓盤諧振器設計

模擬結果

輸出記錄器的功率譜*歸一化為光源。 圖中顯示了波長為530 nm和820 nm**的兩個峰。 注意:濾波器可以直接從optifdtd獲得的功率譜中演示。 透射光譜可以使用參考文獻 1 中的方法計算。 **注意:峰值波長處的細微差異(與參考波長相比)是由於使用了不同的金屬型號。

1] hua lu, et al., tunable band-pass plasmonic w**eguide filters with nanodisk resonators,” opt. exp. vol. 18, no. 17, 17922-17927 (2010)[2] x. s. lin, et al., "tooth-shaped plasmonic w**eguide 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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