本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種金屬-半導(dǎo)體雙納米線型混合表面等離子波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
表面等離子體激元(surfaceplasmonpolaritons,簡(jiǎn)稱spp)是通過(guò)改變金屬表面的亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的一種光波與可遷移的表面電荷之間電磁模，可以支持金屬與介質(zhì)界面?zhèn)鬏數(shù)谋砻娴入x子波，從而傳輸光能量，且不受衍射極限的限制。正因?yàn)閟pps這種獨(dú)特的性質(zhì)，使其在納米量級(jí)操縱光能量發(fā)揮著重要的作用。尤其以浙江大學(xué)與瑞典皇家理工學(xué)院阿爾芬實(shí)驗(yàn)室課題組合作在“novelsurfaceplasmonwaveguideforhighintegrations”一文提出的金屬槽spps波導(dǎo)，設(shè)計(jì)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)亞波長(zhǎng)量級(jí)的光場(chǎng)限制，損耗僅僅為。然而盡管研究人員實(shí)現(xiàn)了將光場(chǎng)約束到幾十納米的量級(jí)，但設(shè)計(jì)的波導(dǎo)器件損耗依然很大，無(wú)法達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用的要求。《自然·材料》在2015年刊載了“solution-grownnanowiresmakethebestlasers”一文，哥倫比亞大學(xué)的xiaoyangzhu合作團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種由單晶鉛鹵鈣鈦礦納米線制備的室溫下波長(zhǎng)可調(diào)的spp激光器。然而目前spp波導(dǎo)結(jié)構(gòu)傳播距離依然非常有限，達(dá)不到實(shí)現(xiàn)高集成光通信的要求。
目前對(duì)于納米線類spp波導(dǎo)大都集中在其中一種納米線的應(yīng)用與分析，對(duì)于他們之間的相互作用報(bào)道較少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種金屬-半導(dǎo)體雙納米線型混合表面等離子波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠提高更強(qiáng)的局域化約束，具備為表面等離子激勵(lì)電路提供基本單元器件，從而實(shí)現(xiàn)更大的帶寬超快數(shù)據(jù)傳輸。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：
一種金屬-半導(dǎo)體雙納米線型混合表面等離子波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，包括自下而上順序疊接的二氧化硅基底、低折射率緩沖層、低折射率介質(zhì)包層和金屬ag納米帶頂層，所述低折射率緩沖層中設(shè)有對(duì)稱掩埋的第一納米線和第二納米線，第一納米線和第二納米線之間刻蝕有低折射率介質(zhì)連通間隙。
所述低折射率緩沖層為sio2層。
所述第一納米線和第二納米線均為高折射率ingaasp納米線。
所述低折射率介質(zhì)為mgf2介質(zhì)。
入射光從側(cè)面以任一角度衍射到波導(dǎo)，金屬ag納米帶頂層的ag納米帶與ingaasp雙納米線發(fā)生耦合，使mgf2處的場(chǎng)得到極大增強(qiáng)。
所述雙ingaasp納米線第一納米線和第二納米線間刻蝕mgf2間隙，會(huì)在間隙中產(chǎn)生次強(qiáng)局域化現(xiàn)象，此處局域化產(chǎn)生的場(chǎng)和ag納米帶與ingaasp納米線耦合產(chǎn)生的場(chǎng)相互疊加，出現(xiàn)高度局域化。
金屬ag納米帶與其他金屬相比具有更低的損耗。
半導(dǎo)體材料ingaasp能夠?yàn)閟pp損耗提供一定的增益補(bǔ)償，會(huì)在mgf2處連通域內(nèi)的光子局域化現(xiàn)象進(jìn)一步提高。
金屬ag納米帶、ingaasp納米線具有較低的增益閾值，間隙寬度較大時(shí)，這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的增益閾值能降得非常低，更容易實(shí)現(xiàn)低閾值的納米激光器。
mgf2連通間隙，為的是實(shí)現(xiàn)更低的傳輸損耗，產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)將光主要限制在其中，從而實(shí)現(xiàn)高度局域化增強(qiáng)效應(yīng)和能量約束。
所述第一納米線和第二納米線，采用室溫固相反應(yīng)法制備。
這種結(jié)構(gòu)通過(guò)納米線之間的相互耦合、半導(dǎo)體材料增益提高spp強(qiáng)局域效應(yīng)，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)間隙寬度、mgf2厚度和納米線半徑實(shí)現(xiàn)控制spp模式耦合強(qiáng)度，可以在亞波長(zhǎng)尺寸條件下實(shí)現(xiàn)低閾值出射激光的特性。
這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以為表面等離子領(lǐng)域提供高性能的微腔和可集成的新型有源器件。
這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠提高更強(qiáng)的局域化約束，具備為表面等離子激勵(lì)電路提供基本單元器件，從而實(shí)現(xiàn)更大的帶寬超快數(shù)據(jù)傳輸。
附圖說(shuō)明
圖1為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1.sio2基底層2.緩沖層3-1.第一納米線3-2.第二納米線4.介質(zhì)包層5.金屬ag納米帶頂層。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步闡述，但不是對(duì)本發(fā)明的限定限定。
實(shí)施例：
參照?qǐng)D1，一種金屬-半導(dǎo)體雙納米線型混合表面等離子波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，包括自下而上順序疊接的二氧化硅基底1、低折射率緩沖層2、低折射率介質(zhì)包層4和金屬ag納米帶頂層5，所述低折射率緩沖層2中設(shè)有對(duì)稱掩埋的第一納米線3-1和第二納米線3-2，第一納米線3-1和第二納米線3-2之間刻蝕有低折射率介質(zhì)連通間隙。
所述低折射率緩沖層2為sio2層。
所述第一納米線3-1和第二納米線3-2均為高折射率ingaasp納米線。
所述低折射率介質(zhì)為mgf2介質(zhì)。
入射光從側(cè)面以任一角度衍射到波導(dǎo)，金屬ag納米帶頂層5的ag納米帶與ingaasp雙納米線發(fā)生耦合，使mgf2處的場(chǎng)得到極大增強(qiáng)。
所述的雙ingaasp納米線第一納米線3-1和第二納米線3-2間刻蝕mgf2間隙，會(huì)在間隙中產(chǎn)生次強(qiáng)局域化現(xiàn)象，此處局域化產(chǎn)生的場(chǎng)和ag納米帶與ingaasp納米線耦合產(chǎn)生的場(chǎng)相互疊加，出現(xiàn)高度局域化。
金屬ag納米帶與其他金屬相比具有更低的損耗。
半導(dǎo)體材料ingaasp能夠?yàn)閟pp損耗提供一定的增益補(bǔ)償，會(huì)在mgf2處連通域內(nèi)的光子局域化現(xiàn)象進(jìn)一步提高。
金屬ag納米帶、ingaasp納米線具有較低的增益閾值，間隙寬度較大時(shí)，這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的增益閾值能降得非常低，更容易實(shí)現(xiàn)低閾值的納米激光器。
mgf2連通間隙，為的是實(shí)現(xiàn)更低的傳輸損耗，產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)將光主要限制在其中，從而實(shí)現(xiàn)高度局域化增強(qiáng)效應(yīng)和能量約束。
所述第一納米線3-1和第二納米線3-2，采用室溫固相反應(yīng)法制備。
這種結(jié)構(gòu)通過(guò)納米線之間的相互耦合、半導(dǎo)體材料增益提高spp強(qiáng)局域效應(yīng)，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)間隙寬度、mgf2厚度和納米線半徑實(shí)現(xiàn)控制spp模式耦合強(qiáng)度，可以在亞波長(zhǎng)尺寸條件下實(shí)現(xiàn)低閾值出射激光的特性。