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单分子光子与混合等离子体波导的耦合
摘要： 我们展示了单个分子向混合间隙等离子体波导发射光子的过程。在波导上方生长了掺杂二苯并四烯（DBT）的蒽晶体。我们研究了一个与其中一条波导的等离子体区域耦合的单个DBT分子，确定了其面内取向、激发态寿命和饱和强度。该分子向波导发射光，再通过光栅远程耦出。二阶自相关和互相关函数表明发射源为单个分子，且从光栅射出的光来自该分子。测得耦合效率为βWG = 11.6(1.5)%。这类结构有望为量子光子电路赋予新功能——通过低损耗介质波导互联强耦合的局域发射体-波导区域。
关键词： 单分子、光子发射、混合等离子体波导、量子光子电路
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE MTT-S国际数值电磁学与多物理场建模及优化会议(NEMO) - 美国马萨诸塞州波士顿(2019.5.29-2019.5.31)] 2019 IEEE MTT-S国际数值电磁学与多物理场建模及优化会议(NEMO) - 基于小尺寸对称IMI石墨烯混合等离子体波导的高速宽带光调制
摘要： 采用有限元法研究了基于纳米线的对称IMI石墨烯混合等离子体波导所支持基模间隙模式的模态特性与调制特性。该调制器在通信波长下仅需2.4微米长的有源区，即使具有极小的占位面积，仍能同时实现高消光比（高达40分贝）与大调制带宽（高达237吉赫）。本文报道了沿IMI类模式耦合的光学电容效应对此调制性能提升的贡献。此外，其深度亚波长模场尺寸（约λ2/400）与低比特能耗（低至0.9飞焦/比特）特性，表明该结构在光子集成电路中具有高度集成潜力。研究还探讨了该波导性能随工作波长变化及横截面几何参数改变的响应特性。
关键词： 混合等离子体波导，消光比，表面等离极化激元，石墨烯，光学电容
更新于2025-09-12 10:27:22
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边缘等离子体辅助电光调制器
摘要： 我们通过利用混合等离子体波导特有的边缘等离子体模式，实现了高效电光调制。该方法解决了有源和无源元件偏振约束导致的集成微波光子学主要障碍。除表面等离子体激元典型的亚波长限制外，边缘等离子体模式还能精确匹配基于硅的输入/输出光栅耦合器、波导和电光调制器的偏振要求。这种采用三明治结构的混合波导概念实现了传播等离子体模式与波导模式的耦合。垂直排列的三明治结构包含一层极近零介电常数材料（氧化铟锡），可在小尺度上实现高效调制。所采用的边缘等离子体具有混合偏振态，可由水平偏振波导模式激发。这使得调制器能直接与高效光栅耦合器配合工作，避免使用笨重且损耗高的偏振转换器。我们建立了基于麦克斯韦方程与漂移-扩散半导体方程相结合的三维光学模型，通过大量数值计算完成了材料与几何结构的优化，计算并分析了有效模式、稳态场分布、消光系数、光学损耗及电荷传输特性。除偏振匹配优势外，该模型的特点还包括：硅波导的紧凑平面几何结构、降低的有源电阻R值，以及便于实验实现的简约设计。
关键词： 偏振约束、混合等离子体波导、漂移-扩散半导体方程、电光调制、边缘等离子体模式、氧化铟锡、近零介电常数材料、麦克斯韦方程组
更新于2025-09-11 14:15:04