[发明专利]基于表面等离子体激元的波长选择全光开关

说明书

本发明基于表面等离子体激元的波长选择全光开关属于微纳光电子技术领域；该波长选择全光开关由基底层和矩形金属层组成，所述矩形金属层紧贴于基底层上方，在矩形金属层上刻蚀与矩形金属层等高的第一直波导、第二直波导、第三直波导、第四直波导和等边三角形谐振腔，其中，第二直波导和第四直波导与矩形金属层长边方向相同，第一直波导和第三直波导与矩形金属层长边方向的夹角均为60°；在等边三角形谐振腔内，还设置有与矩形金属层等高且中心与等边三角形谐振腔内心重合的矩形金属块；本发明基于表面等离子体激元的波长选择全光开关结构简单，具有波长可选择和高消光比的技术优势，未来可以应用于大规模集成光通信器件中。

技术领域

本发明基于表面等离子体激元的波长选择全光开关属于微纳光电子技术领域。

背景技术

表面等离子体激元是一种沿着金属与电介质分界面传播，并在分界面的垂直方向呈指数衰减的电磁倏逝波，该电磁波具有突破传统衍射极限和电场约束等性能。

作为典型的基于表面等离子体滤波器的波导结构，金属-介质-金属结构具有对光高约束和易于制造等特点，因此，基于表面等离子体激元的金属-介质-金属结构被应用在了不同的光子元件中，如传感器、马赫曾德干涉仪、滤波器等。

在高速光通信系统中，光开关作为关键节点器件用于实现光交叉连接、光交换、光分插复用以及网络自愈保护等功能。目前，随着高度集成全关器件的发展，全光开关抗电磁干扰，响应速度快等特点的需求越来越明显，但现有全光开关大多用于对单一波长光信号进行开关，波长不可选择，结构复杂且消光比较低，实现波长可选择，结构简单且具有高消光比的多通道光开关显得尤为重要。

发明内容

为了实现上述目的，本发明公开了基于表面等离子体激元的波长选择全光开关，该全光开关通过在不同直波导进行入射，实现波长可选择，结构简单且消光比高。

本发明的目的是这样实现的：

基于表面等离子体激元的波长选择全光开关，由基底层和矩形金属层组成，所述矩形金属层紧贴于基底层上方，在矩形金属层上刻蚀与矩形金属层等高的第一直波导、第二直波导、第三直波导、第四直波导和等边三角形谐振腔，其中，第二直波导和第四直波导与矩形金属层长边方向相同，第一直波导和第三直波导与矩形金属层长边方向的夹角均为60°；在等边三角形谐振腔内，还设置有与矩形金属层等高且中心与等边三角形谐振腔内心重合的矩形金属块。

上述基于表面等离子体激元的波长选择全光开关，尺寸限定如下：

所述矩形金属层的尺寸为1160nm×530nm×75nm；

所述第一直波导的宽度为50nm，与等边三角形谐振腔的距离为d₁＝18nm；

所述第二直波导的宽度为50nm，与等边三角形谐振腔的距离为d₂＝20nm～50nm；

所述第三直波导的宽度为50nm，与等边三角形谐振腔的距离为d₃＝18nm；

所述第四直波导的宽度为50nm，与等边三角形谐振腔的距离为d₄＝10nm～40nm；

所述等边三角形谐振腔的边长为484nm；

所述矩形金属块的长h＝200nm，宽w＝20nm～50nm。

更进一步地，所述基底层为二氧化硅材料，所述矩形金属层和矩形金属块为银材料，所述第一直波导、第二直波导、第三直波导、第四直波导和等边三角形谐振腔与空气连通。

有益效果：