导　　师： 黄旭光

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南师范大学

摘　　要： 如何突破目前国际上存在的亚波长模场束缚能力与毫米级长程光传输相冲突的严重制约与瓶颈，研制新型适用于大规模光子集成的波导和功能器件，是实现芯片级光电和全光集成的关键，是当今集成光学领域研究的热点与挑战。本论文基于新型金属-类光子晶体混合光波导结构的创新思路和方法，探索利用光子晶体极低传输损耗特性和金属高反射率及趋肤效应去实现长程低损耗传输下的亚波长平面光场局域功能，揭示了新型混合波导的光物理原理与光传输特性。使得金属-类光子晶体混合波导能同时满足大规模光子集成的四个基本要求:1）集成平面上亚波长的模场束缚能力;2）芯片级的长程传输距离;3）宽带高效而紧凑的大角度转角;4）亚波长波导间距下的低串扰特性。　　本论文从集成光学领域光波导发展与现状出发，概述和分析了绝缘体上硅波导、光子晶体波导、短程和长程表面等离子体波导优缺点，重点比较了金属-介质-金属波导横电模和横磁模的光传输特性，在此基础上开展了新型波导的研究并取得以下结果与进展:1）首次提出了金属-类光子晶体混合波导，研究表明新型波导在1.55μm通信波长具有约550 nm模场宽度、15 mm传输长度和超过95％直接转角效率的光传输特性，50 dB隔离度时波导间距为1.14μm。因而突破亚波长模场束缚与毫米级长程传输相冲突的瓶颈，满足大规模光子集成的四个基本要求;2）通过有效折射率法建立了金属-类光子晶体混合波导的近似模型，定量描述了其导光原理和特性;通过超单元技术获得了新型波导的色散关系，分析了其迷你禁带的形成机理;3）基于新型波导设计研发了内嵌的类齿状滤波器，具有窄带(～10nm)、可调谐和大滤波对比度(17.5 dB)等滤波特性，并分析了其法诺共振特性;4）基于新型波导设计研发�

关 键 词： 集成光学 光波导 大规模光子集成 光学滤波器 金属 类光子晶体

领　　域： [电子电信—物理电子学]