导读:本文包含了纳米波导阵列论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:表面等离极化激元,局域表面等离激元共振,波导,圆二色性
纳米波导阵列论文文献综述
张永元[1]（2018）在《表面等离激元波导传输特性及金属纳米阵列光学手性研究》一文中研究指出表面等离激元(surface plasmons,SPs)是金属表面的自由电子的集体振荡。贵金属纳米颗粒表面自由电子的集体振荡,产生不能传播的电荷密度波,称为局域的表面等离激元(Localized Surface Plasmon,LSP)。LSP能够实现局域电场增强,提高许多光学过程的效率,在表面增强光谱、生物传感等方面有着广泛的应用。沿着金属和介质之间的界面传输的表面等离激元,称为表面等离极化激元(Surface PlasmonPolaritons,SPPs)。SPPs能够突破传统的光的衍射极限,实现亚波长尺度的光信息传输与处理,从而作为信息载体在纳米光子集成回路中显示出巨大的应用潜力。本文应用有限元方法(FEM),研究了表面等离激元波导的传输特性及金属纳米阵列的光学手性响应。主要研究工作如下:1、本文设计了十字结构银纳米线波导,研究了该波导结构在可见光波段(λ=532 nm)所支持的几种模式的SPPs的分束特性,讨论了十字结构银纳米线波导端面的几何参数对不同模式的SPPs的分束特性的影响。数值计算结果表明:不同模式SPPs的有效折射率、传播长度、有效模式面积强烈地依赖于十字结构银纳米线波导端面的几何参数。此外不同模式的SPPs在十字结构叁个分支的分束特性强烈地依赖于十字结构银纳米线波导端面的几何参数。研究还发现由于不同模式的SPPs的迭加,在十字结构的分支上出现了周期性电场分布,电场分布的周期依赖于十字结构银纳米线波导端面的几何参数。这种十字结构的SPPs银纳米线波导在光互联、纳米光子集成回路领域内具有潜在的应用价值。2、本文设计了 V形银纳米线复合型波导,研究了该波导结构在通讯光波段(λ = 1550 nm)SPPs的传输特性,讨论了复合波导的几何参数对SPPs的传输特性的影响。数值计算结果表明:该复合型波导能够实现较小的有效模式面积和较长的传播长度,光场的强局域性是由于V形银纳米线尖端的场增强以及金属斜面的侧向约束。此外,SPPs的有效折射率、传播长度、有效模式面积强烈地依赖于V形银纳米线的几何参数,通过计算SPPs电场能量在二氧化硅、金属银和半导体衬底硅中的分布分析了该复合型SPPs波导的传输特性与V形银纳米线的几何参数的依赖关系。3、本文提出了放置于二氧化硅介质衬底上的周期性非手性L形金属纳米阵列,研究了该非手性金属纳米阵列在斜入射圆偏振光照射下“外在手性”的圆二色性(Circular Dichroism,CD)效应,讨论了入射光的入射方向以及L形金属纳米结构的几何参数对CD效应的影响。数值计算结果表明:入射光斜入射时,非手性L形金属纳米阵列能够实现较宽频带的CD效应,并且其CD效应是可调的:CD效应的大小和符号强烈地依赖于入射光的入射方向。此外该金属纳米阵列的CD效应光谱频带范围依赖于L形金属纳米结构的几何参数。因此,这种能够实现可调谐CD效应的简单的平面结构,易于被成熟的平面制造技术制备。这些结果对设计宽频带圆偏振片具有一定的参考价值。4、本文提出了一种金属纳米棒与S形金属纳米结构组合的平面手性金属纳米阵列,研究了该阵列的圆偏振光非对称传输(Asymmetric Transmission,AT)效应,讨论了金属纳米组合结构的几何参数对AT效应的影响。数值计算结果表明:圆偏振光垂直照射下,该金属纳米阵列能够实现较强的AT效应,此外,AT效应具有鲁棒性:当纳米棒与S形纳米结构的间距在一定范围内变化时,AT效应的大小和频带范围基本不变。这些结果对设计偏振转换器具有一定的参考价值。(本文来源于《陕西师范大学》期刊2018-05-01）
张宇,邓子辰,赵鹏[2]（2016）在《辛体系下倾斜碳纳米管阵列波导研究》一文中研究指出基于平行碳纳米管阵列的等效介质模型,将碳纳米管阵列的平行波导问题导入到Hamilton体系.首先,应用等效介质理论,得到了倾斜碳纳米管阵列的介电特性;随后,假设波导两侧边界条件为理想导电边界条件,通过在辛几何理论框架下的研究,得到了倾斜碳纳米管介质中波导传播的色散关系.数值模拟表明:对碳纳米管阵列来说,存在一个窄的频段,电磁波基模无法传播;然而在频段外,电磁波基模传播具有极低的损耗.通过优化设计,可找到最佳倾斜角,使得全频段内的传播特性得到极大的增强.对碳纳米管阵列波导的相关研究可为太赫兹频段内的波传导器件的设计提供理论参考.(本文来源于《应用数学和力学》期刊2016年02期）
邹俊[3]（2015）在《用于光互连的基于硅纳米线波导的阵列波导光栅的研究》一文中研究指出随着信息处理容量和处理速度的爆炸式增加,高性能计算机和高端服务器得到了飞速发展,CPU的级联个数和它们之间的数据传输带宽逐年增加。在不久的将来,CPU之间的数据互连带宽将达到Tbit/s的量级,然而基于金属传导的电互连技术在尺寸和功耗方面都不可能实现该需求,面临着不可逾越的“电子瓶颈”。基于硅光子学的光互连技术以光子为信息载体,不仅具有超高带宽、超快传输速率、抗电磁干扰和低能耗等优势,还使得超紧凑、高集成度的光子器件成为可能。具有波分复用功能的光子器件由于在单根光波导中能同时实现多个波长的多路信号传输,是硅光子学光互连系统中非常重要的元件单元。本论文将主要研究基于硅纳米线波导的波分复用器件：阵列波导光栅(AWG)。首先介绍了硅纳米线波导中光传输的基本性质以及其制作工艺流程。由于硅芯层(nsi=3.48@1550nnm)和二氧化硅(nsio2=1.45)包层之间的高折射率差,使得光场被强限制在波导中,光在波导中传输的弯曲半径可以小到5μm,大大降低了基于硅纳米线波导的器件的尺寸,为高密度的光子集成提供了可能。但是,正是这种高折射率差的波导结构,使得硅纳米线波导对工艺误差引起的侧壁粗糙非常敏感,并具有非常大的偏振相关性和温度相关性。接着介绍了基于硅纳米线波导的AWG的基本性质,给出了其分别做为路由器和复用/解复用器时的设计步骤以及如何利用半解析的形式来快速实现它的仿真,并分析了硅纳米线AWG中损耗和串扰的主要来源。结合蚀刻衍射光栅和传统AWG的结构布局,并考虑到硅纳米线波导本身的特质,提出了一种解决基于硅纳米线波导的AWG的偏振相关性问题的方法。重点介绍了该方法的原理和使用的结构,并给出了该方法在细波分复用(DWDM)和粗波分复用(CWDM)应用下的设计步骤和仿真结果。实验验证了一个面向CWDDM光互连应用的偏振补偿的硅纳米线AWG,它具有5个通道且相邻通道间距为20nm,测试得到它的最大偏振相关波长偏移(PDλ)从理论分析的380-420 nm减小到了0.5-3.5 nm,相比于各通道的3dB带宽值(约为12nm)较小。利用越级衍射的设计原理,我们在SOI平台上实现了具有尺寸大小仅为0.18×0.12mm2的AWG单纤叁向复用器((triplexer)。初期的实验结果显示,该AWG triplexer具有非常大的偏振相关性。利用本文提出的偏振补偿方法和AWG triplexer在无源光网络中的应用环境,我们设计了一个适用于光网络单元的偏振补偿AWG triplexer,实验显示它在149nm和1550nm通道的PDλ小于2.5 nm,对于ONU单元应用来说,该值已经非常小。虽然1310nm通道的PDλ很大,但它可以通过混合集成技术或者是保偏光纤来实现和激光器的连接。最后我们研究了利用马鞍形结构的阵列波导布局并结合单模波导和多模波导的混合组成方式来提高硅纳米线AWG的性能,实验验证了一个8×400G的马鞍形结构AWG,它的串扰优于-18dB。同时,基于马鞍形结构的设计以及结合具有高反射率的布拉格反射器(DBR),我们设计了基于硅纳米线波导的具有超紧凑尺寸的反射式AWG,实验验证了6×400G和20×200G的。(本文来源于《浙江大学》期刊2015-06-15）
陈冠廷[4]（2015）在《用于光互连的基于硅纳米线的阵列波导光栅路由器的研究》一文中研究指出基于光互连的高性能计算机和数据中心是近年来国际科学界的一个热点研究方向,其研究目标是通过采用全光的数据传输、通信及路由,突破现有的电子互连网络的瓶颈,实现高性能、高可扩展性、低功耗以及低延迟时间的光互连网络,从而满足未来数据通信网络的需求。基于硅纳米线的阵列波导光栅路由器被普遍认为是下一代高性能计算机和数据中心光互连架构的核心光无源器件。一方面,基于硅纳米线波导的阵列波导光栅具有结构紧凑、性能稳定、性价比高以及与CMOS工艺兼容等优势；另一方面,以N×N的矩阵形式构成的阵列波导光栅路由器,能够在不同信道同时传输N路信号,具有高带宽和很好的可扩展性。再加上其易与其他光器件集成,构成多功能器件和系统的优点,因而,硅纳米线阵列波导光栅路由器可以充分满足下一代高性能计算机和数据中心光互连的需求。近几年来,国内外对硅纳米线阵列波导光栅路由器的研究主要是针对细波分复用(DWDM,波长间隔为0.8nm和3.2nm)光互连的应用,对应用于粗波分复用(CWDM)光互连的阵列波导光栅路由器的研究尚属空白。因此,本文对工作于1550nm波段,通道间隔为5nm、10nm以及20nm的硅纳米线阵列波导光栅路由器进行了设计、制作及测试的整个工程体系的研究。文章首先详细地介绍了阵列波导光栅。介绍了阵列波导光栅的基本原理,包括它的几何结构、工作原理和基本特性。然后,介绍了基于硅纳米线的阵列波导光栅的研究历程,介绍了基于其他材料平台的阵列波导光栅,包括基于硅基二氧化硅的阵列波导光栅、基于磷化铟的阵列波导光栅、基于氮化硅的阵列波导光栅等,并对不同材料平台的阵列波导光栅的性能和特点进行了比较。接着,基于光互连对光子器件温度不敏感的要求,文章分析了温度对阵列波导光栅中心波长的影响。同时,分别介绍了硅基二氧化硅无热阵列波导光栅和硅纳米线无热阵列波导光栅的研究现状。此外,针对硅纳米线无热阵列波导光栅的阵列波导的制作容差较小这一问题,我们提出一种引入输入/输出自由传输区作为温度补偿区域的方法,增加一个或多个自由度,提高了阵列波导宽度的制作容差。然后,文章介绍了阵列波导光栅路由器的研究历程,介绍了在本论文的研究工作进行的同时,国内外同行对硅纳米线阵列波导光栅路由器的研究进展。随后,我们探讨了硅纳米线阵列波导光栅路由器的基本设计方法,以一个4×4通道间隔为10nm的硅纳米线阵列波导光栅路由器作为设计实例,研究了其基本的设计流程和数值仿真方法。此外,文章分析了当硅纳米线阵列波导光栅路由器的自由光谱范围较大时,边缘通道的输出波长出现较大频率偏差的问题。紧接着,文章介绍了硅纳米线阵列波导光栅路由器掩膜设计方法,开发了一套硅纳米线阵列波导光栅路由器的制作流程,详细研究了光刻工艺、硅深刻蚀工艺等关键工艺。此外,我们采用端面耦合法和光栅耦合法,搭建了两套硅纳米线阵列波导光栅路由器的测试系统。文章对制作的通道数为4和8,通道间隔为5nm、10nm和20nm的硅纳米线阵列波导光栅路由器进行了测试,器件的损耗在2.5dB与6dB之间,串扰在-12dB与-18dB之间,具有较好的性能。同时,文章以4×4通道间隔为10nm的硅纳米线阵列波导光栅路由器为例,分析了阵列波导光栅路由器的路由特性,制作的硅纳米线阵列波导光栅路由器均具有较好的路由性能。最后,对文章进行总结,并对硅纳米线阵列波导光栅路由器下一步的研究进行展望。(本文来源于《浙江大学》期刊2015-01-01）
白曜亭,李鸿强,李恩邦,柳智慧,魏可嘉[5]（2013）在《阵列波导光栅解调系统光电集成中Si纳米线AWG的设计》一文中研究指出设计了一种阵列波导光栅解调集成系统中的8通道Si纳米线阵列波导光栅波分复用器。根据材料的折射率设计了单模波导截面尺寸,利用光束传播法对所设计阵列波导光栅进行了模拟。结果表明,器件尺寸为200μm×219μm,远小于目前技术较成熟的硅基SiO2的尺寸,光功率分布符合高斯分布,信道间隔为1.8nm,串扰小于-21dB。对小尺寸AWG的设计具有参考意义。(本文来源于《光学与光电技术》期刊2013年02期）
潘剑[6]（2012）在《新型等离激元波导、激光器的设计以及双叁角纳米颗粒阵列的光学性质的研究》一文中研究指出随着微加工技术的进步,越来越多复杂的金属纳米结构被制造出来。这些金属纳米结构具有丰富的光电性质,并在表面增强拉曼、集成光路、传感器、数据存储和光学天线等领域展现出了极大的应用前景。同时,在国际学术界也催生出表面等离激元学(Plasmonics)这一覆盖物理学、化学、材料科学、信息科学和生物科学等学科的交叉研究领域。本论文从理论上研究了新型等离激元波导和等离激元纳米激光器的物理性质以及工作品质。我们采用数值计算的方法对实验制备的人工“磁原子”结构——金双叁角纳米颗粒阵列的磁共振性质进行了深入的研究。具体内容包括以下几方面：1、论文首先介绍了表面等离激元的基本物理概念、特点。接着论文对等离激元集成光路、基于等离激元共振腔的纳米激光器和人工“磁原子”结构这叁个与表面等离激元密切相关的重要应用方向的研究发展、现状和应用前景进行了回顾。2、设计出了一种新型等离激元波导结构——梯形截面的狭缝等离激元波导。论文利用有限元的模式分析方法,详细地研究了该类型波导的SPP传播色散曲线、传播距离和传播模式场的分布情况。对比人们已经目前已知的V型凹槽等离激元波导,我们设计的波导结构具有更宽的工作带宽和更小的模式场尺寸。此外,我们还研究了波导的传播特性随着波导的凹槽深度、劈尖角度以及劈尖的钝化程度的变化情况,发现这种梯形截面的狭缝波导具有很好的工作稳定性。研究表明,基于该类型波导构造出的回音廊共振器等离激元分立器件也具有理想的工作效果。3、设计了一种新型的等离激元纳米激光器,这种纳米激光器是由纳米量级的银层包裹上光学增益介质球核组成的。数值计算的结果表明,这种金属纳米球壳结构可以支持具有高局域性的局域等离激元腔共振模式,由于这种腔模共振模式的大部分电场被很好地局域在球壳腔内,因而具有很高的品质因子和较低的模式体积。我们以腔模模式作为激光器的受激辐射模式,计算得到了银纳米球壳激光器的受激辐射条件。研究表明,银纳米球壳具有远低于其它类型等离激元纳米激光器的阈值。此外,我们还考虑了球壳对称破缺后的阈值变化情况,发现只要金属球壳开口的角度小于10度,上述激光器的阈值没有明显的增加。我们预期这种银纳米球壳激光器有可能作为一种有效的亚波长相干光源达到在室温环境下的受激辐射。4、利用角度分辨微球刻印技术,制备出开口相对的金属双叁角纳米颗粒阵列,这种金双叁角纳米颗粒在形貌上类似于人工“磁原子”结构——金属开口环。论文从实验和数值计算方面详细地研究了双叁角纳米颗粒阵列在垂直入射和斜入射条件下的光谱。研究发现,在垂直入射条件下,入射电磁波的电场分量可以激发双叁角纳米颗粒的非对称磁共振模式,在这种模式下单胞内的磁偶极子共振方向相反,整个阵列的平均磁响应被相互抵消；在斜入射条件下,电场分量沿着双叁角臂的偏振方向时可以激发磁偶极子同向的对称磁共振模式,电场分量沿着双叁角底边时可以同时激发对称和非对称磁共振模式。此外,我们还研究了磁共振模式位置对于结构参数之间的依赖关系。(本文来源于《南京大学》期刊2012-05-01）
朱德峰,贺庆国,付艳艳,华康毅,曹慧敏[7]（2012）在《ZnO纳米线阵列波导对表层聚合物荧光增强的影响》一文中研究指出微纳结构因大比表面积和光调制等特性被大量用作发光材料光波导[1]。亚波长纳米线作光波导时,其倏逝波传输特性可被用来提高表面荧光聚合物包层的激发能量场密度,继而增强荧光发射[2-3]。本工作研究了(本文来源于《中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集》期刊2012-04-13）
刘元[8]（2011）在《硅基纳米线阵列波导光栅的研究》一文中研究指出波分复用技术可以在单根光纤中复用多路不同波长的信号,极大地提高了光纤通信速率和通信容量。而阵列波导光栅(AWG)由于损耗低、结构紧凑、易于与其他器件集成等优点,成为波分复用与解复用器的首选器件。基于纳米线的AWG由于SOI的强限制作用,器件尺寸可以做得很小,非常有利于器件的集成,近年来成为人们的研究热点。但是因为纳米线波导的有效折射率对波导尺寸波动十分敏感,而且AWG器件阵列波导部分长度很大,因此在波导制作过程中即使引入很小的波导宽度随机误差就足以使得器件光相位紊乱,导致AWG器件串扰性能极度恶化。本文研究了如何设计纳米线AWG器件并降低工艺误差带来的串扰,主要做了以下工作:(1)介绍了多种计算AWG中的关键波导结构模式有效折射率的方法,如平板波导、矩形波导、脊波导,并给出了脊波导的单模条件;(2)创新性提出了通过级联波导光栅滤波器的方法来压制AWG响应谱旁瓣,从而显着改善AWG的串扰性能。这种方法不需要增加额外工艺流程,级联滤波器长度仅为54μm,因此能保持器件结构紧凑。通过模拟验证级联滤波器后AWG串扰降低了15dB;(3)分析比较了AWG及波导光栅器件的几种不同建模方法的优缺点,并给出了各自的计算结果;(4)详细介绍了如何确定AWG及光栅滤波器的结构参数,并结合实例讲述了如何在串扰方面对器件的各参数进行总体优化;(5)制作并测试了8×8信道的AWG,测出的信道间隔为3.2nm,与设计值相同,但串扰仅为-4dB。同时评估了工艺误差对AWG及光栅滤波器串扰性能的影响,模拟发现即便几个纳米的平均宽度波动都将是串扰增大十几个分贝。而对于滤波器,误差的出现将使损耗增大及引起中心波长漂移。(本文来源于《华中科技大学》期刊2011-01-01）
赵雷,安俊明,张家顺,宋世娇,吴远大[9]（2010）在《8通道-1.6nm Si纳米线阵列波导光栅的设计与制作》一文中研究指出设计了基于绝缘层上硅(SOI)材料的8通道Si纳米线阵列波导光栅(AWG),器件的通道间隔为1.6nm,面积为420μm×130μm。利用传输函数法模拟了器件传输谱,结果表明,器件的通道间隔为1.6nm,通道间串扰为17dB。给出了结合电子束光刻(EBL)和感应耦合等离子(ICP)刻蚀技术制备器件的详细流程。光谱测试结果分析表明,器件通道间隔为1.3～1.6nm,通道串扰为3dB,中心通道损耗为11.6dB。(本文来源于《光电子.激光》期刊2010年11期）
张家顺,安俊明,赵雷,宋世娇,吴远大[10]（2010）在《Si纳米线阵列波导光栅制备》一文中研究指出采用绝缘层上Si(SOI)材料设计制备了3×5纳米线阵列波导光栅(AWG),器件大小为110μm×100μm。利用简单传输法模拟了器件的传输谱,并采用二维时域有限差分(FDTD)模拟中心通道输出光场的稳态分布,模拟结果表明,器件的通道间隔为11 nm,通道间的串扰为18 dB。通过电子束曝光(EBL)和感应耦合等离子(ICP)刻蚀制备了所设计的器件,光输出谱测试分析表明,器件中心通道的片上损耗为9 dB,通道间隔为8.36～10.40 nm,中心输出通道的串扰为6 dB。在误差允许范围内,设计和测试的结果一致。(本文来源于《光电子.激光》期刊2010年10期）
纳米波导阵列论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
基于平行碳纳米管阵列的等效介质模型,将碳纳米管阵列的平行波导问题导入到Hamilton体系.首先,应用等效介质理论,得到了倾斜碳纳米管阵列的介电特性;随后,假设波导两侧边界条件为理想导电边界条件,通过在辛几何理论框架下的研究,得到了倾斜碳纳米管介质中波导传播的色散关系.数值模拟表明:对碳纳米管阵列来说,存在一个窄的频段,电磁波基模无法传播;然而在频段外,电磁波基模传播具有极低的损耗.通过优化设计,可找到最佳倾斜角,使得全频段内的传播特性得到极大的增强.对碳纳米管阵列波导的相关研究可为太赫兹频段内的波传导器件的设计提供理论参考.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
纳米波导阵列论文参考文献
[1].张永元.表面等离激元波导传输特性及金属纳米阵列光学手性研究[D].陕西师范大学.2018
[2].张宇,邓子辰,赵鹏.辛体系下倾斜碳纳米管阵列波导研究[J].应用数学和力学.2016
[3].邹俊.用于光互连的基于硅纳米线波导的阵列波导光栅的研究[D].浙江大学.2015
[4].陈冠廷.用于光互连的基于硅纳米线的阵列波导光栅路由器的研究[D].浙江大学.2015
[5].白曜亭,李鸿强,李恩邦,柳智慧,魏可嘉.阵列波导光栅解调系统光电集成中Si纳米线AWG的设计[J].光学与光电技术.2013
[6].潘剑.新型等离激元波导、激光器的设计以及双叁角纳米颗粒阵列的光学性质的研究[D].南京大学.2012
[7].朱德峰,贺庆国,付艳艳,华康毅,曹慧敏.ZnO纳米线阵列波导对表层聚合物荧光增强的影响[C].中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集.2012
[8].刘元.硅基纳米线阵列波导光栅的研究[D].华中科技大学.2011
[9].赵雷,安俊明,张家顺,宋世娇,吴远大.8通道-1.6nmSi纳米线阵列波导光栅的设计与制作[J].光电子.激光.2010
[10].张家顺,安俊明,赵雷,宋世娇,吴远大.Si纳米线阵列波导光栅制备[J].光电子.激光.2010
标签：表面等离极化激元; 局域表面等离激元共振; 波导; 圆二色性;