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光学Tamm态(Optical Tamm states,OTS)是由A.V.Kavokin于2005年提出的一种无损耗界面模式,它主要存在于光子晶体异质结或金属-一维光子晶体(one-dimensional photonic crystal,PhC)界面。本文基于OTS特性设计了几种微纳光子器件,主要研究内容包括:基于光学Tamm态特性,设计一种高效纳米全光二极管(All-Optical Diode,AOD)。它是由金属-介质-金属(Metal-Dielectric-Metal,MDM)波导构成,波导芯中引入一维光子晶体、薄金属层和介质层结构。它利用光子带隙效应和PhC两侧TPP_S的非对称激发,实现了单向导通功能。TM偏振光正向入射时,MDM中的SPPs被激发,并沿着波导芯传输至PhC与金属界面,当满足相位匹配条件时,TPPs得到有效激发。由于金属膜较薄,TPPs隧穿金属膜并在其右侧再次激发出SPPs,SPPs经过介质层传输出去。当TPPs和SPPs满足波矢匹配,TPPs和SPPs的耦合效率和正向透过率也会明显提高。利用介质层中的F-P共振效应,可进一步增强正向透过率和透过比;TM偏振光反向入射时,虽然PhC与金属界面处的TPPs也能被激发,但是由于入射光波长位于光子晶体的禁带中,无法传输至另一侧,透过率几乎为0。最终AOD的正向透过率为87%并且结构中的最高透过比高达1250。基于类光学Tamm态特性,设计了一种高灵敏折射率传感器和一种高效的单向吸收器。传感器的结构由MDM波导结构构成、波导芯中引入金属Ag插层和构建布拉格光栅的周期性双齿形结构。TM偏振光从金属Ag插层侧入射,当满足相位匹配条件时,金属Ag插层和布拉格光栅界面上的类光学Tamm态得到有效激发,类光学Tamm态的激发波长随着布拉格光栅中待测物的折射率的变化而变化,能够实现折射率传感功能,通过优化,传感器半高宽为14nm,灵敏度S=1500nm/RIU;吸收器的结构由MDM波导结构构成、波导芯中引入金属Ag插层以及单边支节结构,基于金属Ag插层与单边支节界面处类光学Tamm态的局域场增强特性,实现吸收器的单向吸收率为89.948%,吸收比为0.83。基于双Fano共振特性,设计了一种高灵敏折射率传感器。该结构是由MDM波导结构构成,波导芯中引入上矩形腔、下矩形腔与薄金属层结构。由于上、下腔形成的窄谱分别与MDM-金属插层结构形成的宽谱相互干涉叠加,其透射谱线呈Fano线型。我们发现该结构添加多个矩形腔可以形成多个Fano共振,通过两个Fano的相互耦合,所形成的透射谱线具有窄线宽和高灵敏的特性。最终传感器半高宽14nm,灵敏度为1200nm/RIU。