2つの等価な半導体ナノワイヤと半円筒形のリッジを持つ金属膜から成るハイブリッド型プラズモン導波路

ZHANG Yang; CHEN Lei; LIU Yumin; YU Zhongyuan; MA Rui; YE Han

文献

J-GLOBAL ID：201702255005825201 整理番号：17A0524868

2つの等価な半導体ナノワイヤと半円筒形のリッジを持つ金属膜から成るハイブリッド型プラズモン導波路

Hybrid plasmonic waveguide consisting of two identical semiconductor nanowires and metal film with semi-cylinder ridges

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資料名：
巻： 19 号： 1 ページ： 015002,1-8 発行年： 2017年01月
JST資料番号： D0538C ISSN： 2040-8978 CODEN： JOOPCA 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

強磁場閉じ込めと長距離伝送の双方を達成することは,ナノフォトニクスの分野において,特にフォトニック集積回路の部品の小型化を実現するために常に重要な課題であった。金属中の自由電子の表面集団振動と結合した電磁励起である表面プラズモンポラリトン(SPP)は,サブ波長スケールで光の局在と伝播を制御する場合に特異な光学特性を示す。従って,SPP導波路はサブ波長光伝送のための最も有望な候補の1つと考えられる。ハイブリッドプラズモン導波路(HPW)と呼ばれる新しいタイプの導波路構造が2008年に提案された。これは高誘電率半導体ナノワイヤーが金属表面に近い低誘電率誘電体に埋め込まれたものである。本稿では,低屈折率の誘電体内に埋め込まれた金属薄膜の両側に,シリコンから成る高屈折率の対向する2つの等価な円筒状半導体ナノワイヤーから成るハイブリッド型導波路構造を提案し,その特性を有限要素法によって数値的に研究した結果を報告する。従来の金属膜の代わりに,2つの半円筒状のリッジが,直上の2つのナノワイヤと結合するように配置されている矩形の溝を持つ金属膜に組み込まれている。TM偏光した入射光による励起下では,円筒形の誘電モードと溝の刻まれたリッジのSPPモードとの間に強いモード結合が生じることが分かった。計算結果から,提案したHPWは全ての状況において伝搬長が1000μm以上で,モード領域は5.21×10^-4λ²という非常に小さな値を持つことが分かった。

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固体プラズマ , 光導波路,光ファイバ,繊維光学

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