祁云平南向红摆玉龙王向贤

1)(西北师范大学物理与电子工程学院,兰州 730070)

2)(兰州理工大学理学院,兰州 730050)

基于SPPs-CDEW混合模式的亚波长单缝多凹槽结构全光二极管∗

祁云平1)†南向红1)摆玉龙1)王向贤2)

1)(西北师范大学物理与电子工程学院,兰州 730070)

2)(兰州理工大学理学院,兰州 730050)

(2016年12月27日收到;2017年3月22日收到修改稿)

全光二极管是集成光子回路上最基本的光子器件,如何有效增强全光二极管的单向透射性,提高消光比一直是学者们研究的重点.当前,利用表面等离极化激元(surface plasmon polaritons,SPPs)和复合衍射衰逝波（composite di ff racted evanescent wave,CDEW）的亚波长金属微纳结构构建全光二极管器件还鲜有研究.因此,开发出一种可调制的全光二极管,对未来制备复杂的光子回路具有重要意义.本文提出了一种基于SPPs-CDEW混合模式设计全光二极管的方法和结构,该结构结合纳米缝中的类法布里-珀罗共振效应,利用结构参数对SPPs进行调控,实现了光束单向透过的功能.首先,利用理论推导和有限元算法分析了单缝-对称双凹槽纳米结构的透射增强现象,提出了透射增强和削弱的物理机理.其次,计算出规约化透射率随单狭缝和凹槽对之间距离变化的远场透射谱,给出的理论和数值计算结果符合得很好.最后,通过此透射谱精确确定凹槽的位置和数量,得出上表面对称分布五对增强透射凹槽、下表面六对抑制透射凹槽的最优全光二极管结构,有效增强了全光二极管的单向透射性,提高了消光比,最大消光比可……