一种模式可调的加载型波导制造技术

本发明专利技术涉及一种模式可调的加载型波导，该波导包括衬底、贵金属线，还包括加热层、热敏材料部、电极，加热层设置在衬底上，热敏材料部设置在加热层上，贵金属线设置在热敏材料部上，电极连接加热层。电极给加热层通电后，加热层发热，改变热敏材料部的温度，从而改变热敏材料部的折射率，也就是改变了贵金属线与衬底间材料的折射率，从而改变加载型波导的传播特性。该设备通过通电就可以改变加载型波导的模式，不用重新设计和制备波导；另外，可以通过施加不同的通电电流产生不同的温度，从而改变传播特性，所以本发明专利技术具有成本低、使用方便等优点。

A mode adjustable loaded waveguide

【技术实现步骤摘要】
一种模式可调的加载型波导
本专利技术涉及波导领域，具体涉及一种模式可调的加载型波导。
技术介绍
光波导是将光波限制在一定区域内传播的重要光电子学元件。加载型波导将光限制在有贵金属和介质构成的空间内，具有模式面积小、传播特性不易受外界影响等优点。但是传统的加载型波导的传播特性不可调。而设计具有可调传播特性的加载型波导，不仅可以调控波导的传播特性，而且可以构建基于此类波导的新型传感器，所以专利技术具有可调传播特性的加载型波导具有重要意义。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种模式可调的加载型波导，包括衬底、贵金属线，还包括加热层、热敏材料部、电极，所述加热层设置在衬底上，所述热敏材料部设置在所述加热层上，所述贵金属线设置在所述热敏材料部上，电极连接加热层。更进一步地，所述贵金属线的截面为矩形。更进一步地，所述贵金属线的下底面为弧形，且曲率中心在弧面的上侧。更进一步地，所述贵金属线的下底面具有贵金属第一部和贵金属第二部，所述贵金属第一部和所述贵金属第二部分离并且平行。更进一步地，所述热敏材料部填充由所述贵金属第一部和所述贵金属第二部构成的间隙。更进一步地，在所述贵金属线的下方、所述衬底上方，设置有凸起。更进一步地，所述凸起为弧形。更进一步地，所述凸起为两个。更进一步地，所述贵金属线为金材料，所述热敏材料部为聚甲基丙烯酸甲酯材料，所述加热层为石墨烯材料，所述衬底为硅材料。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种模式可调的加载型波导，在贵金属线和衬底之间设置加热层和热敏材料部，给加热层通电后，加热层温度上升，热敏材料部温度也上升，改变了热敏材料部的折射率，也就是改变了贵金属线和衬底之间材料的折射率，从而改变加载型波导的传播特性。该设备通过通电就可以改变加载型波导的模式，不用重新设计和制备波导；另外，可以通过施加不同的通电电流产生不同的温度，从而改变传播特性，所以本专利技术具有成本低、使用方便等优点。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是一种模式可调的加载型波导的示意图一。图2是在不同模式下，加载型波导截面的电场分布图。图3是另一种模式可调的加载型波导的示意图二。图4是在不同模式下，加载型波导截面的电场分布图。图5是又一种模式可调的加载型波导的示意图三。图6是在不同模式下，加载型波导截面的电场分布图。图7是再一种模式可调的加载型波导的示意图四。图8是在不同模式下，加载型波导截面的电场分布图。图9是再一种模式可调的加载型波导的示意图五。图10是在不同模式下，加载型波导截面的电场分布图。图中：1、衬底；2、贵金属线；3、加热层；4、热敏材料部；5、电极；6、贵金属第一部；7、贵金属第二部。具体实施方式为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。实施例1本专利技术提供了一种模式可调的加载型波导，图1是一种模式可调的加载型波导的示意图一。图1为该波导的截面图。如图1所示，该波导包括衬底1、贵金属线2、加热层3、热敏材料部4、电极5，贵金属线2为金材料，热敏材料部4为聚甲基丙烯酸甲酯材料，加热层3为石墨烯材料，衬底1为硅材料。加热层3设置在衬底1上，热敏材料部4设置在加热层3上，贵金属线2设置在热敏材料部4上，电极5连接加热层3。作为波导，电磁波的能量主要聚集在贵金属线2和衬底1之间，该波导具有模式面积小、传播特性不易受外界影响等特性。此外，贵金属线2的截面为矩形。图2是在不同模式下，图1所示加载型波导截面的电场分布图。图2a为热敏材料部4的折射率为1.4时的电场分布图，此时模式的有效折射率为1.42954-0.00110*i，强电场聚集在贵金属线2与衬底1之间。图2b为热敏材料部4的折射率为1.5时的电场分布图，此时模式的有效折射率为1.47948-0.00123*i。其他参数为：贵金属线2截面的宽度为400纳米，高度为400纳米；热敏材料部的高度为100纳米。上述结果是应用有限元软件COMSOL计算而得。从计算结果可知，当热敏材料部4的折射率发生变化时，加载型波导的传播特性发生了明显的变化，所以通过改变热敏材料部4的折射率，可以调控波导的模式。实施例2图3是另一种模式可调的加载型波导的示意图二。在实施例1的基础上，如图3所示，贵金属线2的下底面为弧形，而且曲率中心在弧面的上侧。当贵金属线2的下底面为弧形时，贵金属线2与衬底1形成小区域，电场会集中在小范围内，减小了波导的模式面积。当热敏材料部4的折射率变化时，导致波导的有效折射率会发生明显变化。图4是在不同模式下，图3所示加载型波导截面的电场分布图。图4a为热敏材料部4的折射率为1.4时的电场分布图，此时模式的有效折射率为1.57575-0.00135*i，强电场分布在弧形的底部与衬底1之间。图4b为热敏材料部4的折射率为1.5时的电场分布图，此时模式的有效折射率为1.60316-0.00135*i。其他参数为：贵金属线2截面的宽度为400纳米，高度为400纳米，底部弧度的曲率半径为300纳米；热敏材料部4顶部的高度为20纳米。上述结果是应用有限元软件COMSOL计算的结果。由于当贵金属线2的底部具有弧度是，模式面积更小，当热敏材料部4的折射率发生变化时，加载型波导的传播特性发生了更加明显的变化。所以，对于具有弧形的贵金属线2构成的波导，模式对热敏材料部4折射率变化更明显。实施例3图5是又一种模式可调的加载型波导的示意图三。在实施例1的基础上，如图5所示，贵金属线2的下底面具有贵金属第一部6和贵金属第二部7，贵金属第一部6和贵金属第二部7的材料与贵金属线2相同。贵金属第一部6和贵金属第二部7为矩形，并且与贵金属线2相连。贵金属第一部6和贵金属第二部7分离并且平行，中间形成间隙。热敏材料部4填充由贵金属第一部6和贵金属第二部7构成的间隙。这样一来，由贵金属第一部6、贵金属第二部7、衬底1构成包围区域，将电磁波聚集其中，对电磁波形成限制区域。当热敏材料部4的折射率发生变化时，导致波导的有效折射率发生明显变化。图6是在不同模式下，图5所示加载型波导截面的电场分布图。图6a为热敏材料部4的折射率为1.4时的电场分布图，此时模式的有效折射率为1.43047-0.00122*i。图6b为热敏材料部4的折射率为1.5时的电场分布图，此时模式的有效折射率为1.48242-0.00138*i。其他参数为：贵金属线2截面的宽度为400纳米，高度为400纳米，间隙的宽度为100纳米，间隙的高度为100纳米；热敏材料部4底部的厚度为100纳米。所以，当热敏材料部4的折射率发生变化时，加载型波导的传播特性发生了明显的变化。当该结构作为传感应用时，间隙内可以设置为其他传感物质或材料，当其折射率变化时，从而改变结构的模式。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模式可调的加载型波导，包括衬底、贵金属线，其特征在于，还包括加热层、热敏材料部、电极，所述加热层设置在衬底上，所述热敏材料部设置在所述加热层上，所述贵金属线设置在所述热敏材料部上，电极连接加热层。/n

【技术特征摘要】
1.一种模式可调的加载型波导，包括衬底、贵金属线，其特征在于，还包括加热层、热敏材料部、电极，所述加热层设置在衬底上，所述热敏材料部设置在所述加热层上，所述贵金属线设置在所述热敏材料部上，电极连接加热层。


2.如权利要求1所述的模式可调的加载型波导，其特征在于：所述贵金属线的截面为矩形。


3.如权利要求2所述的模式可调的加载型波导，其特征在于：所述贵金属线的下底面为弧形，且曲率中心在弧面的上侧。


4.如权利要求2所述的模式可调的加载型波导，其特征在于：所述贵金属线的下底面具有贵金属第一部和贵金属第二部，所述贵金属第一部和所述贵金属第二部分离并且平行。

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【专利技术属性】
技术研发人员：解宜原，于梦梦，叶逸琛，宋婷婷，刘波成，严华，郑岩莉，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50