【摘 要】
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表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs)是一种具有强局域特性和强传导特性的特殊电磁波。在光学研究中，金属/介质/金属(MIM)波导结构相比于介质/金属/介质(IMI)波导结构有更低的欧姆损耗和更强的传输能力，如今已经成为光学研究中的重要方向。基于等离子体激元波导滤波器件(Plasmon waveguide filter)是微纳米光学中最大的研究领域之一，在多领域里被大量的应用，而等离子体波导是一种能够传递特定信号的传输型线性结构，由于其具有卓越的局域特性和传输特性，
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表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs)是一种具有强局域特性和强传导特性的特殊电磁波。在光学研究中，金属/介质/金属(MIM)波导结构相比于介质/金属/介质(IMI)波导结构有更低的欧姆损耗和更强的传输能力，如今已经成为光学研究中的重要方向。基于等离子体激元波导滤波器件(Plasmon waveguide filter)是微纳米光学中最大的研究领域之一，在多领域里被大量的应用，而等离子体波导是一种能够传递特定信号的传输型线性结构，由于其具有卓越的局域特性和传输特性，因此能与滤波完美结合。本论文主要研究的是微纳光电子学中的MIM波导结构的传播特性，对其和光学滤波特性的结合的应用进行研究，通过控制波导的传输功能和谐振腔的局域功能，解决现阶段存在的MIM波导滤波器的传输能量损耗的问题。主要研究工作如下：
1、提出了一种基于非对称圆形谐振腔MIM波导结构，通过该结构的圆形谐振腔加强SPPs的耦合作用，并基于此现象研究其滤波特性。通过非对称半圆腔MIM波导与非对称圆腔MIM波导两种结构进行对比得出：非对称圆形腔能够提高光的耦合效率并获得更高的阻带。
2、根据非对称结构的方法，进一步提出了一种方形谐振腔耦合金属波导结构。对方形谐振腔与波导组成的纳米尺度系统的传输响应进行了数值分析并通过FDTDsolutions软件进行仿真验证。通过研究方形谐振腔和圆环形谐振腔的对比，方形谐振腔有着更好的滤波特性和更高的品质因子。研究表明改变方形谐振腔的边长、折射率、谐振距离来改变滤波结构的传输响应，能降低其半波宽(FWHM)。此外，设计了一种非对称大小的方形谐振腔波导结构，可以实现双向开关特性。
3、根据上述结构，提出了基于方形谐振腔耦合金属波导结构构建的全光等离子开关，可实现双向开关特性。通过优化结构参数后，可获得较好的光学开关特性，包括更高的传输效率和更低的阻带透射率。
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