利用低维半导体有源介质操控表面等离极化激元

本项目研究如何利用低维半导体源操控表面等离极化激元(SPP) ，即研究低维半导体有源结构和它与SPP的相互作用，利用前者动态操控SPP传输，实现传输过程中SPP信号的加载和制作适于纳米光电子集成的SPP开关器件。重点研究： 1.优化低维半导体源和SPP 的波导结构，2. 利用带填充效应、等离子效应及饱和吸收效应在光激励的条件下对SPP进行操控， 3.电驱动下低维半导体源对SPP操控，包括电泵浦增益、电吸收作用、高效高速电控SPP的操控机制，以及如何降低插入损耗。本项目的特色是：1电驱动，2以III-V低维半导体作为有源介质，3如何对金属吸收进行补偿，减少插入损耗。本项目将为实现SPP超快全光开关与高效率高速电驱动开关打下基础。

表面等离极化激元(SPP)具有局域化、场增强、大波矢和短波长等独特性质，适用于亚波长尺度的光操控。利用光学性质可控的介质材料来操控SPP传输是研究光操控问题的重要研究方向。本项目的主要研究了低维半导体有源材料与SPP之间的相互作用；实现了电驱动下低维半导体源对SPP传输的动态操控，重点探讨了电泵浦增益对SPP传输损耗的补偿机制；对有源SPP波导结构进行了模式分析和设计优化，首先实现了短程SPP模式的传输损耗补偿，利用高折射率盖层对SPP模式分布的调控，实现了电泵浦增益对长程SPP模式的传输损耗补偿。本项目的研究对延长SPP器件工作距离，减小器件插入损耗，制作适于纳米光电子集成的高效高速电驱动SPP开关器件有着重要的实际应用价值。