导读:本文包含了硅纳米线波导论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:光子晶体,调制器,多模干涉耦合,马赫-曾德尔型
硅纳米线波导论文文献综述
胡宇宸,陈鹤鸣,周昊天[1]（2019）在《基于光子晶体和纳米线波导的马赫-曾德尔型调制器》一文中研究指出提出了一种基于光子晶体和纳米线波导的马赫-曾德尔型调制器.该调制器由硅基光子晶体平板波导、纳米线波导和光子晶体多模干涉耦合器(MMI)构成。在光子晶体与纳米线波导连接处采用了锥型结构,用于减少模式失配造成的损耗。利用时域有限差分法(3D-FDTD)进行仿真分析,结果表明,该调制器在工作波长1 550 nm下的插入损耗为0. 3 dB,消光比为15. 1 dB,器件尺寸仅46μm×8μm×0. 22μm,调制带宽可以达到68 GHz,且工作区域覆盖了以1 551 nm为中心波长20 nm的通信波段。该调制器结构紧凑,易于集成,可应用于高速光通信系统。(本文来源于《红外与毫米波学报》期刊2019年04期）
王文慧,张孬[2]（2018）在《银纳米线表面等离激元波导的能量损耗》一文中研究指出金属纳米结构的表面等离激元可以突破光学衍射极限,为光子器件的微型化和集成光学芯片的实现奠定基础.基于表面等离激元的各种基本光学元件已经研制出来.然而,由于金属结构的固有欧姆损耗以及向衬底的辐射损耗等,表面等离激元的传输能量损耗较大,极大地制约了其在纳米光子器件和回路中的应用.研究能量损耗的影响因素以及如何有效降低能量损耗对未来光子器件的实际应用具有重要意义.本文从纳米线表面等离激元的基本模式出发,介绍了它在不同条件下的场分布和传输特性,在此基础上着重讨论纳米线表面等离激元传输损耗的影响因素和测量方法以及目前常用的降低传输损耗的思路.最后给出总结以及如何进一步降低能量损耗方法的展望.表面等离激元能量损耗的相关研究对于纳米光子器件的设计和集成光子回路的构建有着重要作用.(本文来源于《物理学报》期刊2018年24期）
卫壮志,薛文瑞,彭艳玲,程鑫,李昌勇[3]（2019）在《涂覆石墨烯的叁根电介质纳米线波导的模式特性》一文中研究指出采用多极方法,通过改变工作频率、中间纳米线半径、中间纳米线高度、水平方向上纳米线之间的距离以及石墨烯的费米能,对涂覆石墨烯的叁根轴心非共面的电介质纳米线波导所支持的5种低阶模的有效折射率实部和传播长度进行分析。当工作频率从30 THz增加到40 THz时,有效折射率实部增大,传播长度减小。当中间纳米线的半径从20 nm增加到55 nm时,有效折射率的实部增大,传播长度变化各不相同。当中间纳米线的高度从0增加到100 nm时,有效折射率的实部减小,除了模式5外,其他模式的传播长度都增大。当水平方向上纳米线之间的距离从160nm增加到200 nm,石墨烯的费米能从0.4 eV增加到0.8eV时,有效折射率的实部减小,传播长度增大。(本文来源于《光学学报》期刊2019年01期）
辛晨光[4]（2018）在《CdTe微纳米线红外光波导及非线性光学应用研究》一文中研究指出近年来,随着人们对微纳光子学系统的日益关注,对于微纳光波导及微纳光子学器件的研究也逐渐成为科学研究的热点之一。作为一种优良的光学波导,光学微纳米线因其低光学传输损耗、强光场约束、强倏逝场和色散可调等光学特性而得到了持续的关注与研究,并被广泛应用于微纳光子学器件的研究中。为了进一步提高微纳光子学器件的性能参数、丰富器件种类,以满足日益提高的应用需求(如,红外超快光谱研究、中红外光传感、超低功耗光通信等),对具有优异光学特性(如,红外导波特性、非线性光学特性等)的微纳米线的研究具有较为重要的意义。本文中,我们对基于CdTe微纳米线的红外光波导及非线性光学应用进行了研究。得益于CdTe材料优异的光学特性,这些微纳米线在近中红外光波导和非线性微纳光子学器件方面展现出了良好的应用价值。本文主要内容如下:在第一章中,我们对光学微纳米线及其在红外波导与器件应用方面的研究现状进行了简单介绍,并列举了一些典型的研究成果。在第二章中,我们通过气相沉积法成功制备出具有不同晶体结构的CdTe微纳米线和纳米带,并对其在不同制备条件下的生长机理进行了系统分析。通过光学显微成像、扫描电镜成像、透射电镜成像、电子衍射图像、拉曼光谱、荧光光谱等方法对这些微纳米线和纳米带进行了表征,结果显示其结构尺寸均匀、表面质量优良,并具有良好的单晶结构。在第叁章中,我们对CdTe微纳米线的红外线性导波特性进行了表征。我们分析了CdTe微纳米线的光场约束、色散等光学特性,并通过实验测量了其在近中红外波段(～1-9μμm波长)的红外传输光谱,结果表明这些微纳米线在该波段具有良好的导波特性。利用单根微纳米线的法布里-珀罗谐振特性,我们测得这些微纳米线在中红外波段的光学传输损耗为dB/cm量级。在第四章中,我们对CdTe微纳米线的非线性导波特性进行了研究。首先,我们通过实验观测到了单根CdTe纳米线中的二倍频产生现象,并通过理论对其进行了分析研究。研究表明,在相同的结构尺寸与输入功率条件下,CdTe纳米线的二倍频产生效率比ZnO、CdS等其它典型二六族半导体纳米线高一至两个数量级。随后,我们对单根CdTe纳米线中的自相位调制效应进行了研究,通过实验实现了约15 nm的5 dB频谱展宽,并对双光子吸收及自由载流子效应的影响进行了分析。利用实验数据,我们估算出CdTe在1550nm波长处的非线性折射率系数约为(9.5± 1.4)×10-17m2/W,并对其非线性折射率系数的色散特性进行了研究。此外,我们对单根CdTe纳米线中的超连续谱产生进行了研究,仿真结果表明通过优化纳米线结构尺寸或选择合适的入射脉冲脉宽,可以显着增强频谱展宽。以上研究表明CdTe微纳米线具有优异的光学非线性特性,并在超短工作距离非线性微纳光子学器件方面具有潜在的应用价值。在第五章中,基于单根CdTe微纳米线中的横向二倍频效应,我们在实验中实现了超弱近红外飞秒光脉冲的自相关测量。得益于CdTe微纳米线的高折射率、高非线性系数等特性,输入脉冲能量可以低至fJ/脉冲量级。我们通过理论和实验对单根微纳米线中的横向倍频效应进行了研究,并分析了多模效应的影响。研究表明,通过合理选择纳米线的尺寸、压缩入射脉冲脉宽等方法,可以进一步降低输入脉冲能量(如,降低十倍左右),使得百阿托焦耳/脉冲量级的自相关测量成为可能。在第六章中,我们对论文研究内容和创新点进行了总结,并对未来工作进行了展望。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-07-06）
卫壮志,薛文瑞,彭艳玲,程鑫,李昌勇[5]（2018）在《基于涂覆石墨烯的叁根电介质纳米线的THz波导的模式特性分析》一文中研究指出研究了一种基于涂覆石墨烯的叁根电介质纳米线的THz波导,采用多极方法对这种波导所支持的5种低阶模的有效折射率的实部和传播长度进行了解析分析.结果表明,通过改变工作频率、中间纳米线半径、纳米线之间的间距以及石墨烯的费米能,可以有效地调节波导的模式特性.当工作频率从30 THz增加到40 THz时,这些模式的有效折射率的实部增大,传播长度减小,并且在变化的过程中会出现交叉现象.当中间纳米线的半径从25 nm增加到75 nm时,除了模式3和模式4基本不受影响,其他模式有效折射率的实部增大,传播长度变化各不相同.当纳米线之间的间距从10 nm增加到50 nm时,除了模式3和模式4基本不受影响,其他模式有效折射率的实部减小,传播长度增大,并且在变化的过程中会出现交叉现象.当石墨烯的费米能从0.4 eV增加到1.2 eV时,有效折射率的实部减小,传播长度增大.计算表明,多极法得到的结果与有限元方法得到的结果完全一致.本研究可以为基于涂覆石墨烯的电介质纳米线的THz波导的设计、制作和应用提供理论基础.(本文来源于《物理学报》期刊2018年10期）
刘鹏浩[6]（2018）在《基于硅纳米线波导微腔的光学多参数传感器研究》一文中研究指出人类如今正在全面进入信息化、智能化社会的“大数据时代”,传感器技术作为信息化社会的“感官”,同时也是现代信息产业的叁大核心支柱技术之一,在过去十几年的时间里得到了飞速而迅猛的发展,各类测量温度、折射率、湿度、分子浓度、应力等物理、化学、生物参量的光学传感器在环境检测、医疗诊治、安保安防及航空航天等诸多领域得到了非常广泛的应用。硅基集成光子器件因其超小的器件尺寸,极低的片上传输损耗,同传统半导体产业中的CMOS工艺相兼容以及大规模低成本制造的潜力等,近年已经成为集成光学领域最具有前景的热点方向,并在光互连、光通信及光传感等方面得到了广泛的应用。光学传感器在实际应用过程中往往需要克服不同外部环境参数交叉影响的问题,本文基于硅基光子集成器件平台,分别提出并设计了基于硅基微环谐振腔与硅基一维光子晶体纳米梁谐振腔的集成型多参数传感器件,通过将相应器件应用于温度、折射率和湿度传感测量,实现了对不同外部环境参数的同时传感检测。首先,本文介绍了平面光波导的基本理论和常用的数值仿真计算方法,阐述了硅纳米线波导的基本特性及微环谐振腔与光子晶体纳米梁谐振腔的基本特性。此外介绍了制作硅基集成光子器件的光刻胶旋涂、电子束曝光、干法刻蚀等主要工艺流程。然后,提出了利用硅纳米线波导的TE偏振与TM偏振进行双参数传感的技术思路,设计了硅基双偏振微环谐振腔,通过对波导宽度与耦合区结构尺寸的合理设计,实现了对微环谐振腔中TE基模与TM基模的同时、有效激发,在此基础上利用NaCl水溶液对器件的性能指标参数进行了测试标定,拟合得到的折射率灵敏度为319±14nm/RIU和104±3nm/RIU,温度灵敏度为34.1±0.7pm/℃和78.7±0.5pm/℃,验证了器件对折射率和温度进行同时传感测量的功能。接着,提出了利用硅基一维光子晶体纳米梁谐振腔的空气模式与介质模式进行双参数传感的技术思路,设计了硅基级联耦合型光子晶体纳米梁谐振腔,通过对空气模式纳米梁腔和介质模式纳米梁腔的合理设计,同时实现了对两种谐振腔的分别激发和谐振,在此基础上利用葡萄糖水溶液对器件的性能指标参数进行了测试标定,拟合得到的折射率灵敏度为254.6±9.2nm/RIU和 105.5±3.1nm/RIU,温度灵敏度为30.1 ±0.4pm/℃和56.4 ±0.5pm/℃验证了器件对折射率和温度进行同时传感测量的功能。最后,对提出的硅基双偏振微环谐振腔进行了适当调整,探索了将聚乙烯醇旋涂到硅基基片表面作为薄膜上包层的实验工艺,在此基础上通过测试初步验证了器件对湿度和温度进行传感测量的功能。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-04-13）
彭艳玲,薛文瑞,卫壮志,李昌勇[7]（2018）在《涂覆石墨烯的非对称并行电介质纳米线波导的模式特性分析》一文中研究指出采用多级展开方法,对涂覆石墨烯的非对称并行电介质纳米线波导的模式特性进行了分析.首先对这种波导中的表面等离子模式进行分类,然后对七种低阶模式的有效折射率和传播长度随工作频率、几何结构参数和石墨烯费米能的依赖关系进行详细的分析.结果表明,通过改变工作频率、几何结构参数和石墨烯的费米能,可以在较大范围内调节模式的特性.与有限元法进行的对比表明,基于多级方法的半解析结果与有限元法的数值结果非常符合.研究结果可为涂覆石墨烯的非对称并行电介质纳米线的设计和制作提供一定的理论基础.(本文来源于《物理学报》期刊2018年03期）
朱晓田[8]（2016）在《波导集成的红外超导纳米线单光子探测器》一文中研究指出超导纳米线单光子探测器(SNSPDs)是基于超导纳米线的热点(hotspot)效应对单个光子进行探测的器件。目前SNSPDs被广泛用于量子通信、生物荧光分析、VLSI CMOS电路非接触高速测试这些领域。波导集成的超导纳米线单光子探测器是在2009年被提出来的一种新型器件结构,这种结构可以实现硅基器件和SNSPD的集成,并且只要纳米线足够长,器件都可以实现接近百分之百的吸收效率。目前,关于波导集成的SNSPD的研究都集中于1550 nm波长处,还未有人在宽谱范围内对波导集成SNSPD的器件特性进行研究。另外,关于SNSPD的偏振不敏感特性,尽管有研究组进行了研究,但这些研究都是针对传统回形线结构的SNSPD。本文旨在设计并加工一个在红外宽谱范围(1200 nm到1700 nm)高效率且偏振不敏感的波导集成的SNSPD。研究方法是在光学方面优化设计波导结构,使得器件对较大范围的红外波长都有高的吸收效率;其次是对超导氮化铌薄膜的制备和表征;最后是对波导集成SNSPD的加工。本论文取得的主要研究成果有:1.设计了基于超细纳米线(30nm宽)的波导集成的SNSPD,器件在1200 nm到1700 nm波段,只要波导长度大于110mm,对于准TE模式和准TM模式都可以实现接近百分之百的吸收效率。2.利用反应直流磁控溅射,在硅和二氧化硅衬底上溅射了厚度约为6 nm,超导转变温度为10.8 K的氮化铌超导薄膜;3.初步加工了波导集成的红外SNSPD器件,摸索了电子束曝光纳米线和波导时的剂量。(本文来源于《天津大学》期刊2016-10-01）
李鑫,杨胡江[9]（2016）在《外部场深亚波长束缚的金属纳米线波导》一文中研究指出表面等离激元(SPPs)能将电磁场能量局域在亚波长尺度内,突破衍射极限,因此在光学高集成回路领域具有重大的应用前景。本文提出的纳米线波导结构是将Ag纳米线置于Ag膜上,中间覆盖一层Mg F2。模拟结果显示波导的传输距离可以达到171μm,模式面积仅为0.14λ2。相比于衬底是介质的传统纳米线波导,该波导的SPP模式几乎所有的电磁场紧束缚在波导外部深亚波长尺度范围内。因此该波导支持的表面等离激元模式对波导周围环境更加敏感,表现出更优异的传感特性。外部场深亚波长束缚的金属纳米线波导非常适合应用于光学高集成回路领域。(本文来源于《新型工业化》期刊2016年05期）
于龙海[10]（2016）在《可调控硅—石墨烯混合纳米线波导及器件的研究》一文中研究指出随着信息技术的飞速发展,人们对于通信网络、高速互连和信息处理提出了更高的要求。硅基光子集成器件凭借体积小、成本低、具有CMOS工艺兼容性的优点,可以实现大规模的光子集成,在光通信、光互连和智能传感等领域发挥着越来越重要的作用。可调控光子集成器件作为光子集成芯片的关键器件,一直受到人们广泛的关注研究。但是,硅材料存在自身的缺陷,通常需要与其他材料混合集成,才能够实现性能良好的有源器件和功能器件。石墨烯是一种新型的二维晶体材料,具有优异的电学、光学、力学和热学等方面的性质。不过,石墨烯的二维结构会限制它与光子的相互作用,不利于石墨烯优异性质的发挥。在本论文中,我们结合硅基光子学和石墨烯各自的优势与需求,提出了硅与石墨烯的混合集成,探究了可调控硅-石墨烯混合纳米线波导及器件的理论建模、制作测试和应用前景。首先,我们介绍了石墨烯的晶格结构、能带理论和光学电导率模型,理论上分析了石墨烯的光学和光电子特性。我们还介绍了两种对石墨烯进行仿真计算的思路方法,并具体计算分析了硅-石墨烯混合纳米线波导的模式和传输损耗等特征。然后,我们探讨了常见的石墨烯样品的制备方法、表征手段和转移工艺,详细介绍了硅纳米线波导器件的制作和测试方法。在此基础上,我们探究了石墨烯与硅纳米线波导混合集成的工艺流程和关键技术。然后,我们设计制作了硅-石墨烯混合纳米线波导,测试分析了混合纳米线波导的基本特性。在硅-石墨烯混合纳米线波导中,我们发现了一种光致透明效应,具有极低的泵浦功率阈值(仅为～2 W/cm2)、局域和非局域(距离远达～4 mm)的光照响应等特性,可以用于实现大带宽、远程控制、低功耗的全光调控功能。通过实验测试与理论建模,我们对光致透明效应的工作机理和全光调控的特性进行了详细分析。接下来,我们提出了石墨烯透明纳米加热电极和石墨烯透明热传导器的设计,制作实现了几种热光调控的微盘谐振器和马赫-曾德干涉器。石墨烯透明纳米加热电极具有比金属加热电极更好的加热效率、工作速度和温度范围,在不平整表面结构和微纳尺寸结构加热方面具有一定的优势。石墨烯透明热传导器利用石墨烯优异的导热性(导热系数高达～5300 W/m·K),可以形成一种非局域的加热效果,对于面发射器件、阵列结构器件等特殊加热场合具有重要应用价值。最后,我们总结了全文的主要内容、研究结论和心得,对硅-石墨烯混合集成光子器件和硅基光子学的研究发展进行了展望。(本文来源于《浙江大学》期刊2016-04-18）
硅纳米线波导论文开题报告
（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：
金属纳米结构的表面等离激元可以突破光学衍射极限,为光子器件的微型化和集成光学芯片的实现奠定基础.基于表面等离激元的各种基本光学元件已经研制出来.然而,由于金属结构的固有欧姆损耗以及向衬底的辐射损耗等,表面等离激元的传输能量损耗较大,极大地制约了其在纳米光子器件和回路中的应用.研究能量损耗的影响因素以及如何有效降低能量损耗对未来光子器件的实际应用具有重要意义.本文从纳米线表面等离激元的基本模式出发,介绍了它在不同条件下的场分布和传输特性,在此基础上着重讨论纳米线表面等离激元传输损耗的影响因素和测量方法以及目前常用的降低传输损耗的思路.最后给出总结以及如何进一步降低能量损耗方法的展望.表面等离激元能量损耗的相关研究对于纳米光子器件的设计和集成光子回路的构建有着重要作用.
（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。
硅纳米线波导论文参考文献
[1].胡宇宸,陈鹤鸣,周昊天.基于光子晶体和纳米线波导的马赫-曾德尔型调制器[J].红外与毫米波学报.2019
[2].王文慧,张孬.银纳米线表面等离激元波导的能量损耗[J].物理学报.2018
[3].卫壮志,薛文瑞,彭艳玲,程鑫,李昌勇.涂覆石墨烯的叁根电介质纳米线波导的模式特性[J].光学学报.2019
[4].辛晨光.CdTe微纳米线红外光波导及非线性光学应用研究[D].浙江大学.2018
[5].卫壮志,薛文瑞,彭艳玲,程鑫,李昌勇.基于涂覆石墨烯的叁根电介质纳米线的THz波导的模式特性分析[J].物理学报.2018
[6].刘鹏浩.基于硅纳米线波导微腔的光学多参数传感器研究[D].浙江大学.2018
[7].彭艳玲,薛文瑞,卫壮志,李昌勇.涂覆石墨烯的非对称并行电介质纳米线波导的模式特性分析[J].物理学报.2018
[8].朱晓田.波导集成的红外超导纳米线单光子探测器[D].天津大学.2016
[9].李鑫,杨胡江.外部场深亚波长束缚的金属纳米线波导[J].新型工业化.2016
[10].于龙海.可调控硅—石墨烯混合纳米线波导及器件的研究[D].浙江大学.2016