【摘 要】
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表面等离激元（SPPs）是金属界面自由电子集体振荡现象,沿金属-介质界面传输的电磁波。SPPs突破衍射极限,能够在亚波长尺度操控电磁波,在高密度集成电路、传感和化学反应控制等领域具有重要应用。法布里-珀罗（F-P,Fabry-Pérot）作为光学领域的一个基本元件,在滤波器、逻辑门、纳米传感器、全光开关、慢光器件等领域具有重要应用。本文运用时域有限差分法（FDTD）研究了SPPs在多腔中的耦合共振
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表面等离激元（SPPs）是金属界面自由电子集体振荡现象,沿金属-介质界面传输的电磁波。SPPs突破衍射极限,能够在亚波长尺度操控电磁波,在高密度集成电路、传感和化学反应控制等领域具有重要应用。法布里-珀罗（F-P,Fabry-Pérot）作为光学领域的一个基本元件,在滤波器、逻辑门、纳米传感器、全光开关、慢光器件等领域具有重要应用。本文运用时域有限差分法（FDTD）研究了SPPs在多腔中的耦合共振特性。本文使用FDTD,设计了金属-绝缘体-金属（MIM）总线波导耦合腔（Coupled cavities,CCs）,研究了CCs的耦合共振特性。在两个CCs中,挡板厚度为15 nm,出现两种共振模。CCs中间挡板厚度从50 nm减少至3 nm,共振模出现明显劈裂。通过耦合模理论（Coupled mode theory,CMT）分析,两个CCs之间的反向耦合和正向耦合引入相位差,导致两种共振模的劈裂,推导给出了两种劈裂模共振的条件。改变挡板厚度,反向耦合的共振模波长几乎不发生移动,正向耦合的共振模波长发生移动。研究表明,改变中间挡板厚度可以大范围调谐两种共振模波长,调谐最大宽度约644 nm。本文提出的CCs与单腔光程调节有很大不同,通过改变挡板厚度可以实现共振模波长的调谐。基于CCs的共振特性,设计了三腔、四腔结构,改变CCs中间挡板厚度出现共振模劈裂。分析共振模的电场和相位,给出共振模的耦合机制。本文设计了更紧凑的元件来操纵SPPs的传播。结果表明,不同频道输出不同的SPPs信号。提出一种可实现灵活的多波长SPPs路由元件。CCs中的耦合可应用于简单集成的激光腔,波分解复用器件,SPPs集成电路中的多波长管理器件,纳米传感器等光学器件的设计。
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