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双层半圆介质加载表面等离子激元波导的传输特性研究
双层半圆介质加载表面等离子激元波导的传输特性研究
随着近年来纳米学科的快速发展，表面等离子激元技术作为一种新的纳米光学器件，受到了越来越多的关注和研究。表面等离子激元在纳米结构中能够产生极强的光场增强效应，并具有高度可控性、灵活性和优异的应用潜力。其中表面等离子激元波导是表面等离子激元技术中的重要部分，在光通信、光储存、生物传感和光电器件等领域都有着广泛的应用。
本文研究的是双层半圆介质加载表面等离子激元波导的传输特性。双层介质波导结构的优点是具有加厚表面等离子激元波导的效应，并能有效减少金属的吸收损耗。同时，半圆形结构的波导具有很好的光场限制效应，能够消除对称模的模式竞争问题。因此，这种双层半圆介质加载表面等离子激元波导结构具有良好的光学性能和广泛的应用前景。
我们通过数值模拟方法研究了双层半圆介质加载表面等离子激元波导的传输特性。以一种常见的双层介质波导结构为基础，我们在其上层添加一层半圆形介质结构，并将下层覆盖层改为银材料。我们使用有限元模拟方法模拟了该结构下的光传输特性，并分别计算了在不同结构参数和波长下其性能的变化。
首先，我们研究了半圆形介质结构的影响。我们发现，添加半圆形介质结构可以显著提高波导的模式品质因子，并增加对称模的光场强度和传输距离，从而降低了模式竞争问题。更进一步地，我们发现增加半圆形介质的厚度可以进一步提高模式品质因子和传输距离，但同时也增加了波导的传输损耗。
其次，我们研究了银覆盖层的影响。我们发现，使用厚度为20nm的银层可以最大限度地提高表面等离子激元的产生效率和波导传输距离。同时，与其他材料相比，银材料的色散性质更适合表面等离子激元的产生，能够产生更强的光场增强效应。
最后，我们研究了波长的影响。我们发现，当波长为760nm时，双层半圆介质加载表面等离子激元波导可以产生最强的光场增强效应和最小的传输损耗。同时，我们还发现，当波长超过800nm时，银的吸收损耗率会增加，导致表面等离子激元的产生效率和波导的传输距离都会降低。
总之，本文研究了双层半圆介质加载表面等离子激元波导的传输特性，并通过数值模拟方法探究了该结构在不同结构参数和波长下的性能变化。研究结果表明，增加半圆形介质结构和银覆盖层可以显著提高波导的性能，而波长的变化也会影响波导的传输特性。该研究为双层半圆介质加载表面等离子激元波导的优化设计和应用提供了重要的参考。