亚波长表面等离子体激元金属波导与SOI波导集成研究

基于FDTD算法模拟分析亚波长SPPs金属波导中的模式和传输特性，研究波导结构与损耗之间的关系，优化设计出单模、低损耗亚波长波导结构；优化设计出SPPs波导与SOI波导的高效耦合结构。以SOI材料为平台，通过进一步优化电子束曝光、ICP刻蚀、氧化、离子束辅助溅射和电子束金属蒸发/溅射等COMS兼容工艺，制作出高性能的亚波长SPPs/倒置V形结构CPPs金属波导；结合已有的成熟SOI波导制备工艺，实现SPPs金属和SOI波导的混合结构。设计制作出CPPs金属波导Y分支分束器和Mach-Zehnder干涉耦合器器件原型。采用NSOM实现等离子体在波导中的强度分布测试，通过SPPs金属与SOI波导高效耦合结构实现对SPPs金属波导的间接光纤端面耦合测试。亚波长SPPs金属波导及其相关器件是真正实现PIC和单片光电集成的基础和关键，与SOI波导的集成将会解决其传输距离短，与传统波导互连困难的问题。