低损耗金属/介质复合纳米材料等离激子波导集成光路研究

金属基等离激子波导是实现高密度光路集成的一个重要途径。本项目提出研究一种深槽型等离激子波导结构，在槽中引入多层介质材料实现导波能量在垂直于衬底方向上的有效单模限制，消除在槽的上下端口处的辐射损耗和等离激子波在端口边缘向外金属表面耦合的散射损耗。通过从基本理论出发的数值计算模拟和理论分析，研究其导波特征和产生损耗的途径，进行结构的优化设计，使槽型波导在基模等离激子波传播条件下的横向尺寸具有较大的亚波长宽度，减小在金属界面的吸收损耗。同时，理论上研究、实验上制备具有类金属光学性质的金属/介质复合纳米材料以代替器件中的纯金属材料，通过裁剪其有效介电常数、减小吸收系数，使波导在支持等离激子波模式、有效地局限传播能量的基础上具有更小的本征吸收损耗。工艺上，探索利用低成本工艺技术来实现器件微纳米结构的加工。从而制备出基于金属/介质复合纳米材料的低损耗等离激子波导的有关集成光路器件(如分支器等)。