本文主要研究内容
作者王云（2019）在《基于等离子体诱导透明效应的多功能逻辑器件的研究》一文中研究指出：在现代智能通信网络高速发展的时代,传统的电通信早已不能满足当代对通信系统高速率、大容量、低损耗、微型化等高性能的需求,取而代之的是光通信。而伴随着光通信技术的广泛普及,相应的光通信产物–光器件也应运而生。光器件作为光通信系统的关键组成成分之一,从二十世纪初期开始就被科学家们大量研制。起初主要是使用光纤、半导体光放大器等研制光学器件,但随着研究的深入,对器件微型化、高集成度性能的追求,他们又开始把目光转移到一种称作“表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)”的物质。它是一种能克服光学衍射极限现象,并且能够在亚波长尺度的结构上进行光控制和光操作的表面电磁波。SPPs的出现为进一步提高光学器件的集成度问题提供了更大的可能。随着等离子体领域的研究逐渐趋于成熟,一种特殊的效应引起了研究者们的注意,它类似于电磁诱导透明效应(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)被研究者们命名为等离子体诱导透明效应(Plasmon-induced Transparency,PIT)。相较于EIT效应而言,PIT效应可以摆脱严苛的实现条件,能在温室下实现,同时能进一步提升器件的集成度,还具有高带宽,快响应速度,低损耗等性质,这些特点使得基于PIT效应实现的光子器件具有更广阔的应用前景。而全光逻辑门作为光学信号处理的核心器件之一,在新一代光通信网络中有非常重要的作用。因此,本论文首先基于表面等离子体激元提出了一个新颖的纳米结构以实现等离子体诱导透明效应,然后利用等离子体诱导透明效应,设计了一个光学逻辑器件,该器件采用角度操控方法实现了多种逻辑功能。以下是本论文的主要研究内容:首先,详细介绍了全光逻辑器件的发展历程,接着,论述了SPPs的基本性质、发展现状、物理现象以及SPPs在光逻辑器件中的应用,并概述了接下来的主要工作内容及意义,为后续研究的进一步开展奠定了工作基础。其次,探究了本论文所采用的理论分析模型和数值仿真方法。其中,理论分析主要分为两个方面,一、根据金属材料的Drude模型,结合麦克斯韦方程组得到金属的介电常数和表面等离子体激元的色散特性;二、采用时域耦合模理论分析SPPs在不同结构中的传输特性。数值仿真则是通过采用时域有限差分方法(Finitedifferent Time-domain,FDTD)对理论结果进行仿真验证。然后,基于理论研究,提出了一个新型的等离子体结构,可以实现对PIT效应的操控。该结构由一根金属-绝缘体介质-金属(Metal-insulator-metal,MIM)波导与一个内嵌可旋转椭圆的六边形腔体组成。通过对金属椭圆角度的控制,从而可以实现对PIT效应的调节。此外,还探究了六边形腔体边长、椭圆长轴和短轴半径、耦合距离、谐振腔体内部介质折射率参数的改变对此结构PIT效应传输特性的影响。该结构具有可控性,易于操控,因此有多方面应用,为后续光逻辑门的设计提供了一个重要的思路。最后,在上述结构的基础上加以改进,设计了一个基于PIT效应的多功能光逻辑器件。该器件是由两个内嵌金属椭圆的六边形谐振腔和两根MIM平行波导构成。两个金属椭圆分别作为输入信号控制器,通过改变椭圆的旋转角度,实现对输入状态的调节,最终通过分析不同的输出端口即Through端口和Drop端口的传输效率得到在不同输入状态下的输出结果,进而实现了多种逻辑功能。该功能的实现在未来光集成回路的设计上具有很重要的应用价值。
Abstract
zai xian dai zhi neng tong xin wang lao gao su fa zhan de shi dai ,chuan tong de dian tong xin zao yi bu neng man zu dang dai dui tong xin ji tong gao su lv 、da rong liang 、di sun hao 、wei xing hua deng gao xing neng de xu qiu ,qu er dai zhi de shi guang tong xin 。er ban sui zhao guang tong xin ji shu de an fan pu ji ,xiang ying de guang tong xin chan wu –guang qi jian ye ying yun er sheng 。guang qi jian zuo wei guang tong xin ji tong de guan jian zu cheng cheng fen zhi yi ,cong er shi shi ji chu ji kai shi jiu bei ke xue jia men da liang yan zhi 。qi chu zhu yao shi shi yong guang qian 、ban dao ti guang fang da qi deng yan zhi guang xue qi jian ,dan sui zhao yan jiu de shen ru ,dui qi jian wei xing hua 、gao ji cheng du xing neng de zhui qiu ,ta men you kai shi ba mu guang zhuai yi dao yi chong chen zuo “biao mian deng li zi ti ji yuan (Surface Plasmon Polaritons,SPPs)”de wu zhi 。ta shi yi chong neng ke fu guang xue yan she ji xian xian xiang ,bing ju neng gou zai ya bo chang che du de jie gou shang jin hang guang kong zhi he guang cao zuo de biao mian dian ci bo 。SPPsde chu xian wei jin yi bu di gao guang xue qi jian de ji cheng du wen ti di gong le geng da de ke neng 。sui zhao deng li zi ti ling yu de yan jiu zhu jian qu yu cheng shou ,yi chong te shu de xiao ying yin qi le yan jiu zhe men de zhu yi ,ta lei shi yu dian ci you dao tou ming xiao ying (Electromagnetically Induced Transparency,EIT)bei yan jiu zhe men ming ming wei deng li zi ti you dao tou ming xiao ying (Plasmon-induced Transparency,PIT)。xiang jiao yu EITxiao ying er yan ,PITxiao ying ke yi bai tuo yan ke de shi xian tiao jian ,neng zai wen shi xia shi xian ,tong shi neng jin yi bu di sheng qi jian de ji cheng du ,hai ju you gao dai kuan ,kuai xiang ying su du ,di sun hao deng xing zhi ,zhe xie te dian shi de ji yu PITxiao ying shi xian de guang zi qi jian ju you geng an kuo de ying yong qian jing 。er quan guang luo ji men zuo wei guang xue xin hao chu li de he xin qi jian zhi yi ,zai xin yi dai guang tong xin wang lao zhong you fei chang chong yao de zuo yong 。yin ci ,ben lun wen shou xian ji yu biao mian deng li zi ti ji yuan di chu le yi ge xin ying de na mi jie gou yi shi xian deng li zi ti you dao tou ming xiao ying ,ran hou li yong deng li zi ti you dao tou ming xiao ying ,she ji le yi ge guang xue luo ji qi jian ,gai qi jian cai yong jiao du cao kong fang fa shi xian le duo chong luo ji gong neng 。yi xia shi ben lun wen de zhu yao yan jiu nei rong :shou xian ,xiang xi jie shao le quan guang luo ji qi jian de fa zhan li cheng ,jie zhao ,lun shu le SPPsde ji ben xing zhi 、fa zhan xian zhuang 、wu li xian xiang yi ji SPPszai guang luo ji qi jian zhong de ying yong ,bing gai shu le jie xia lai de zhu yao gong zuo nei rong ji yi yi ,wei hou xu yan jiu de jin yi bu kai zhan dian ding le gong zuo ji chu 。ji ci ,tan jiu le ben lun wen suo cai yong de li lun fen xi mo xing he shu zhi fang zhen fang fa 。ji zhong ,li lun fen xi zhu yao fen wei liang ge fang mian ,yi 、gen ju jin shu cai liao de Drudemo xing ,jie ge mai ke si wei fang cheng zu de dao jin shu de jie dian chang shu he biao mian deng li zi ti ji yuan de se san te xing ;er 、cai yong shi yu ou ge mo li lun fen xi SPPszai bu tong jie gou zhong de chuan shu te xing 。shu zhi fang zhen ze shi tong guo cai yong shi yu you xian cha fen fang fa (Finitedifferent Time-domain,FDTD)dui li lun jie guo jin hang fang zhen yan zheng 。ran hou ,ji yu li lun yan jiu ,di chu le yi ge xin xing de deng li zi ti jie gou ,ke yi shi xian dui PITxiao ying de cao kong 。gai jie gou you yi gen jin shu -jue yuan ti jie zhi -jin shu (Metal-insulator-metal,MIM)bo dao yu yi ge nei qian ke xuan zhuai tuo yuan de liu bian xing qiang ti zu cheng 。tong guo dui jin shu tuo yuan jiao du de kong zhi ,cong er ke yi shi xian dui PITxiao ying de diao jie 。ci wai ,hai tan jiu le liu bian xing qiang ti bian chang 、tuo yuan chang zhou he duan zhou ban jing 、ou ge ju li 、xie zhen qiang ti nei bu jie zhi she she lv can shu de gai bian dui ci jie gou PITxiao ying chuan shu te xing de ying xiang 。gai jie gou ju you ke kong xing ,yi yu cao kong ,yin ci you duo fang mian ying yong ,wei hou xu guang luo ji men de she ji di gong le yi ge chong yao de sai lu 。zui hou ,zai shang shu jie gou de ji chu shang jia yi gai jin ,she ji le yi ge ji yu PITxiao ying de duo gong neng guang luo ji qi jian 。gai qi jian shi you liang ge nei qian jin shu tuo yuan de liu bian xing xie zhen qiang he liang gen MIMping hang bo dao gou cheng 。liang ge jin shu tuo yuan fen bie zuo wei shu ru xin hao kong zhi qi ,tong guo gai bian tuo yuan de xuan zhuai jiao du ,shi xian dui shu ru zhuang tai de diao jie ,zui zhong tong guo fen xi bu tong de shu chu duan kou ji Throughduan kou he Dropduan kou de chuan shu xiao lv de dao zai bu tong shu ru zhuang tai xia de shu chu jie guo ,jin er shi xian le duo chong luo ji gong neng 。gai gong neng de shi xian zai wei lai guang ji cheng hui lu de she ji shang ju you hen chong yao de ying yong jia zhi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自西南大学的王云，发表于刊物西南大学2019-09-24论文，是一篇关于表面等离子体激元论文,等离子体诱导透明效应论文,光逻辑门论文,可旋转椭圆论文,六边形谐振腔论文,西南大学2019-09-24论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自西南大学2019-09-24论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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