表面等离子体共振型光子晶体光纤偏振滤波器性能优化设计方法
2021-10-22贾平岗左方俊安国文
贾平岗,左方俊,刘 磊,安国文
(中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原 030051)
表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)是在入射光的激励下,导电电子在正负介电常数材料界面处的共振振荡现象[1-2]。SPR是一种物理光学现象。当一束单色偏振平面波以一定的角度入射到玻璃表面被涂覆的金属层或金属丝填充的位置时,当波矢和等离子体振荡频率相匹配时,光能量即可耦合至金属表面而引起表面等离子共振现象。表面电荷振荡与光电磁场的相互作用使表面等离子体激元(surface plasmon polariton,SPP)具有许多独特而有意义的性质[3-4]。其中,基于SPR效应的光子晶体光纤偏振滤波器也是一个非常重要的分支。
自从Jorgenson and Yee在1993年提出以光子晶体光纤(photonic crystal fiber, PCF)为载体激发表面等离激元模式开始,许多基于SPR效应的光纤功能性器件开始出现。而基于SPR效应的PCF偏振滤波器更是一直被国内外学者所关注。2008年,Lee等[5]研究了SPR的耦合特性,并观察到了强烈的高偏振特性和依赖于波长的透射光谱。2011年Nagasaki等[6]通过在PCF包层空气孔中填充金属丝观察到了PCF光谱依赖于SPR效应的偏振特性。然而,为了获得更好的消光比,他们在光纤包层中填充了三根金属丝。2016年,Liu等[7]提出了一种可调谐光纤偏振滤波器,方法是在一些直径不等的气孔之间填充金丝。Yogalakshmi等[8]设计了一种双包层光子晶体光纤,它在大气孔和小气孔之间引入了一根金丝。通过比较相关文献,笔者发现许多研究工作通过专注于改变光子晶体光纤结构去试图获得相对良好的消光比,这些PCF结构设计得非常复杂[5, 9-10]。……
