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光开关研究近况和停顿(1)
 1 引言
  
  外面等离子体是局域在金属外面、沿外面传播的一种电磁波,经过过程构造金属外面的构造,可以在纳米标准下控制外面等离子体的激起和传播——特别是它与光的相互耦合[1].这类可调控性在新型光子学,特别是亚波长光子器件的设计应用方面极具潜力,今朝若何有效停止外面等离子体的静态调控是重要的研究偏向,最重要的就是完成基于外面等离子体效应的光开关(下面简称SPs光开关).SPs光开关是在开关构造中激起SPs,经过过程改变外部条件影响SPs的激起或传输特点,进而达到开关后果的一种新型光开关.随着制造工艺的赓续成熟,SPs光开关应用新的物理机理和物理构造,可在小于衍射极限标准内完成光的控制,在纳米标准上完成光子器件的集成[2],是以SPs光开关在速度和尺寸及驱动功率方面具有独特优势.今朝报导的SPs光开关类型重要有热光开光、电光开光及全光开光等.
  
  2 SPs热光开关
  
   普通而言,热光开关的速度相对较慢,重要有以下两种SPs热光开关.
  2.1 MZ型
  这类光开关将金膜夹在BCB(苯并环丁烯)介质层中[3],经过过程电极加热,调控SPs-M-Z构造中一臂的介电常数,影响在两路传播的SPs在节点处的耦合条件,终究控制旌旗灯号输入情况,如图1所示.该开关消光比可达35dB,拔出消耗11dB,实用于1.51—1.62μm波段,由因而应用热光效应,开关速度较慢,为0.7ms.根据以上特点,该光开关可用作数字光开关,作为宽带宽光子搜集中的空间可分别开关[4].固然这类MZ型SPs光开关并没有在设计思路上有严重年夜冲破,但它在传统开关的构造中引入SPs,应用SPs的相干相消、相干相长达到开关目标,这类开关有益于开关体积的小型化.
  
   图1 上图(a)为马赫-曾德干涉调制(MZIM)构造,(b)为定向耦合开关(DCS)构造,(c)为光学显微镜下的构造,(d)为电极接触点的缩小年夜图象;下图为输入强度随所加电压大年夜小的变更曲线[3]
  
  2.2 半导体孔阵列型
  该开关的重要构造为二维亚波长Si光栅[5],厚度100μm,正方形小孔边长70μm,周期300μm,实用于THz波段.如图2上图所示,由于入射波长大年夜于小孔边长,故入射波在Si光栅外面激起SPs,SPs隧穿到光栅另外一外面,然后褪耦合出射.当改变Si光栅的温度,调理半导体内的自在载流子浓度,进而改变Si的介电常数,影响SPs激起程度,终究控制透射量.下图为雷同尺寸的Si光栅和Au光栅从室温到12K变更时,在THz波段(250μm—750μm)的透射率变更情况.由于金属Au的自在载流子浓度随温度变更不大年夜,因此其透过率根本不变;而关于Si光栅,同一波长,不合温度,其透过率变更非常明显,特别在THz波段. 

 

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