一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，该混合等离激元波导布拉格光栅结构由两组不同周期结构的混合等离激元波导布拉格光栅以及入射和出射端的导纳匹配波导构成，两组混合等离激元波导布拉格光栅串联拼接。第一组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成，第二组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成。两组混合等离激元波导布拉格光栅均由金属Ag条和高折射率材料Si中间周期性地交替填充两种低折射率材料A和B构成。该结构简单、设计流程简便，结构集成度高且容易制备，能够实现对指定波长激光的精准选择作用，以及实现动态宽波段的模式选频作用，在光通信、集成光学领域具有一定的应用价值。

A multi-band frequency-selective hybrid plasmon waveguide Bragg grating

The utility model discloses a multi-band frequency-selective hybrid plasmon waveguide Bragg grating, which is composed of two groups of hybrid plasmon waveguide Bragg gratings with different periodic structures and admittance matching waveguides at the incident and output ends. Two groups of hybrid plasmon waveguide Bragg gratings are connected in series. The first group of hybrid plasmon waveguide Bragg gratings is formed by alternating arrangement of two waveguides, and the second group of hybrid plasmon waveguide Bragg gratings is formed by alternating arrangement of two waveguides. Both groups of hybrid plasmon waveguide Bragg gratings consist of metal Ag strips and high refractive index material Si periodically alternately filled with two low refractive index materials A and B. The structure is simple, the design process is simple, the structure integration is high and the fabrication is easy. It can realize the precise selection of the specified wavelength laser and the mode frequency selection of the dynamic broadband laser. It has a certain application value in the field of optical communication and integrated optics.

【技术实现步骤摘要】
一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅
本技术涉及一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，可用于光通信、集成光学等

技术介绍
在近现代的通信领域的发展中，器件集成度的提高一直是人们在光子期间研究中的一个重要追求，光子晶体波导、表面等离激元波导为代表的多种纳米光波导结构被提出和发展。其中，表面等离激元波导突破了传统光学研究中衍射极限的约束，但是由于欧姆损耗的存在，该波导不能用于长距离传输。为了能够在损耗与约束之间进行折中平衡，混合表面等离激元波导被提出，通过在金属和高折射率介质间引入低折射率间隙，这种波导结构能够在降低损耗的同时保证较好的场约束能力。正是基于这个原因，各种基于混合等离激元波导的集成光子器件被设计出来，例如表面等离激元纳米透镜、高效的光学调制器、偏振光束器等等。其中，作为波长依赖的光子器件布拉格光栅，结合HPWs结构以杰出的滤波特性和低损耗特性吸引了很多学者的研究。而混合表面等离激元波导与布拉格光栅的耦合，能够更为理想地对某波长的波进行选择。王泉等人研究的杂化表面等离激元多层布拉格光栅结构(王泉，肖经，韦启钦，刘平.基于杂化表面等离激元的多层波导布拉格光栅[J].光学学报，2018，38(01):48-53.)能够在周期数为60时对特定光波产生滤波作用，该结构不仅可以降低金属表面对光场限制所形成的损耗，而且表现出了较强的模场限制能力，但是值得注意的是，一个具有高集成度、高利用率特点的光器件，往往需要相同的结构可以实现多个功能，所以研究如何在原有的带通滤波器的基础上解决禁带单一性的问题是非常有意义的。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅。本技术的目的将通过以下技术方案得以实现：一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，该混合等离激元波导布拉格光栅结构由两组不同周期结构的混合等离激元波导布拉格光栅以及入射和出射端的导纳匹配波导构成，两组混合等离激元波导布拉格光栅串联拼接。优选地，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成，第二组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成。优选地，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅由金属Ag条和高折射率材料Si中间周期性地交替填充两种低折射率材料A和B构成，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅包括n个交替填充排列的两种低折射率材料A和B。优选地，所述第二组混合等离激元波导布拉格光栅由金属Ag条和高折射率材料Si中间周期性地交替填充两种低折射率材料A和B构成，所述第二组混合等离激元波导布拉格光栅包括n个交替填充排列的两种低折射率材料A和B。优选地，所述低折射率材料A为TiO2，所述低折射率材料为SiO2。优选地，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅和第二组混合等离激元波导布拉格光栅的周期数N为15.5。优选地，所述布拉格光栅的周期为Λ＝d1+d2，具体的结构参数由下式确定：其中：q是布拉格级数，通常取1；λb为布拉格波长；d1和d2分别为SiO2和TiO2材料在一个周期内的长度；neff,1和neff,2分别为低折射率材料SiO2和TiO2填充时的两种混合表面等离激元波导的有效折射率。优选地，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅和第二组混合等离激元波导布拉格光栅的周期分别为Λ1和Λ2，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅Λ1为284nm，所述第二组混合等离激元波导布拉格光栅Λ2为244nm。优选地，所述入射端和出射端分别为SiO2和TiO2，所述入射端SiO2的长度为260nm，所述出射端TiO2的长度为370nm。优选地，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅和第二组混合等离激元波导布拉格光栅的占空比不同。本技术技术方案的优点主要体现在：该混合等离激元波导布拉格光栅能实现两个指定宽波段处TM模式的截止，通过改变匹配区的波导长度和光栅周期可以实现对指定波段内的通频带的动态选择，并且能够对通带及禁带的位置和性能进行调节优化。该结构简单、设计流程简便，结构集成度高且容易制备，能够灵活选择频带，能够实现对指定波长激光的精准选择作用，以及实现动态宽波段的模式选频作用，在光通信、集成光学领域具有一定的应用价值。附图说明图1为本技术混合等离激元波导的横截面结构示意图。图2为在混合等离激元波导的基础上引入折射率交替排列的布拉格光栅后的波导器件的纵截面结构示意图。图3为低折射率层分别为TiO2和SiO2时有效折射率的实部随波长的变化曲线。图4为低折射率层分别为TiO2和SiO2时有效折射率的虚部随波长的变化曲线。图5为当结构参数设为：d1＝260nm，d2＝d3＝d4＝142nm，d5＝102nm，d6＝370nm时入射光从空气中垂直入射混合等离激元波导布拉格光栅的TM模式透射谱图。具体实施方式本技术的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本技术技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本技术要求保护的范围之内。本技术揭示了一种一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，如图1和图2所示，该混合等离激元波导布拉格光栅结构由两组不同周期结构的混合等离激元波导布拉格光栅以及入射和出射端的导纳匹配波导构成，两组混合等离激元波导布拉格光栅串联拼接。所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成，第二组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成。所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅由金属Ag条和高折射率材料Si中间周期性地交替填充两种低折射率材料A和B构成，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅包括n个交替填充排列的两种低折射率材料A和B。所述第二组混合等离激元波导布拉格光栅由金属Ag条和高折射率材料Si中间周期性地交替填充两种低折射率材料A和B构成，所述第二组混合等离激元波导布拉格光栅包括n个交替填充排列的两种低折射率材料A和B。在本技术方案中，所述低折射率材料A为TiO2，所述低折射率材料为SiO2。所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅和第二组混合等离激元波导布拉格光栅的周期数N为15.5。所述布拉格光栅的周期为Λ＝d1+d2，具体的结构参数由下式确定：其中：q是布拉格级数，通常取1；λb为布拉格波长；d1和d2分别为SiO2和TiO2材料在一个周期内的长度；neff,1和neff,2分别为低折射率材料SiO2和TiO2填充时的两种混合表面等离激元波导的有效折射率。所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅和第二组混合等离激元波导布拉格光栅的周期分别为Λ1和Λ2，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅Λ1为284nm，所述第二组混合等离激元波导布拉格光栅Λ2为244nm，串联的两组布拉格光栅的周期分别为Λ1＝142+142＝284nm和Λ2＝142+102＝244nm。串联后的结构入射端和出射端分别为SiO2和TiO2形成导纳匹配区，所述入射端和出射端分别为SiO2和TiO2，所述入射端SiO2的长度为260nm，所述出射端TiO2的长度为370nm。所述的混合等离激元波导布拉格光栅，内部两种低折射率材料是周期性结构，且两种波导结构的几何长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，其特征在于：该混合等离激元波导布拉格光栅结构由两组不同周期结构的混合等离激元波导布拉格光栅以及入射和出射端的导纳匹配波导构成，两组混合等离激元波导布拉格光栅串联拼接。

【技术特征摘要】
1.一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，其特征在于：该混合等离激元波导布拉格光栅结构由两组不同周期结构的混合等离激元波导布拉格光栅以及入射和出射端的导纳匹配波导构成，两组混合等离激元波导布拉格光栅串联拼接。2.根据权利要求1所述的一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，其特征在于：所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成，第二组混合等离激元波导布拉格光栅由两种波导交替排列形成。3.根据权利要求2所述的一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，其特征在于：所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅由金属Ag条和高折射率材料Si中间周期性地交替填充两种低折射率材料A和B构成，所述第一组混合等离激元波导布拉格光栅包括N个交替填充排列的两种低折射率材料A和B。4.根据权利要求2所述的一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，其特征在于：所述第二组混合等离激元波导布拉格光栅由金属Ag条和高折射率材料Si中间周期性地交替填充两种低折射率材料A和B构成，所述第二组混合等离激元波导布拉格光栅包括N个交替填充排列的两种低折射率材料A和B。5.根据权利要求4所述的一种多波段选频的混合等离激元波导布拉格光栅，其特征在于：所述低折射率材料A为TiO2，所述低折射率材料为SiO2。6.根据权利要求1所述的一种多波段选...

【专利技术属性】
技术研发人员：许吉，高旭，王云帆，张雨，陈奕霖，陆昕怡，刘宁，陆云清，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32