تحلیل و طراحی تزویج‌گر جهتی پلاسمونیک با استفاده از موج‌بر پلاسمونیک پیوندی

نوع مقاله: کوتاه

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی برق- مخابرات دانشگاه امام خمیی (ره) نوشهر

2 استادیار دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علوم دریایی امام خمینی(ره)

چکیده

از ساختارهای مهم در زمینه‌ی پلاسمونیک، تزویج‌گر جهتی پلاسمونیک است که در موارد مختلفی از جمله سوئیچ‌ها، مالتی پلکسرها، تقسیم و ترکیب کننده‌های توان، تقسیم کننده‌های پلاریزاسیون، مدولاتورها و فیلترهای انتخاب‌گر فرکانس کاربردهای فراوانی دارد. در این مقاله به معرفی پارامترهای مهم در یک تزویج‌گر جهتی پرداخته شده و آخرین نمونه از پژوهش‌های انجام شده جهت بهبود این پارامترها برای کاربردهای مدار مجتمع نوری آورده شده است و ساختار یک نوع تزویج‌گری پیشنهاد می‌شود که دارای پارامترهای مناسب‌تر نسبت به دیگر ساختارها برای کاربردهای مدار مجتمع نوری است با تحلیل نتایج بدست آمده از نرم-افزار لومریکال، مشاهده می‌شود که تزویج‌گر پیشنهادی دارای حداکثر ضریب تزویج 90٪ و ضریب ایزولاسیون dB 19 است که مقادیر مناسبی نسبت به دیگر ساختارهای معرفی شده هستند. ساختار این تزویج‌گر نسبت به ساختار دیگر تزویج‌گرهای بررسی شده، ساده‌تر است؛ بنابراین ساخت آن نیز آسان‌تر است. همچنین به دلیل حضور دو لایه‌ی فلز در دو طرف این ساختار، از تداخل با دیگر ابزارها جلوگیری می‌شود. ابعاد این تزویج‌گر در حدود μm 1 است که یک ساختار بسیار فشرده محسوب می‌شود و برای کاربرد در مدارهای مجتمع نوری مناسب است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis and design plasmonic directional coupler using hybrid plasmonic waveguide

نویسندگان [English]

  • a rezaei 1
  • m soheilifar 2
1 Imam Khomeini Naval University of Noshahr
2 Faculty member
چکیده [English]

One of the most important plasmonic structures is the plasmonic directional coupler, which is a variety of applications such as switches, multiplexers, splitters, power dividers and mixers, polarization dividers, modulators, and frequency selector filters. In this paper was introduced important parameters in a directional coupler, and the latest research has been done to improve these parameters for integrated optical circuit applications. Further, the coupler structure is proposed which has better parameters than other structures for integrated optical circuit. By analyzing the results, it can be seen that the proposed coupler has a maximum coupling coefficient of 90% and isolation coefficient of 19 dB, which is good value compared to other proposed structures. Its structure is simpler than the other glued structure, so making it easier. Also, due to the presence of two layers of metal on both sides of this structure, interference with other tools is prevented. The dimensions of this coupler are about 1 μm, which is a very compact structure and suitable for use in integrated optical circuits.

کلیدواژه‌ها [English]

  • isolations efficiencies
  • coupling efficiencies
  • coupling lengths
  • plasmonic waveguide
  • hybrid plasmonic waveguide

[1]     C. H. Du and Y. P. Chiou, "Vertical directional couplers with ultra-short coupling length based on hybrid plasmonic waveguides," J. Lightw. Technol., vol. 32, no. 11, pp. 2065-2071, 2014.

[2]     R. K. Gupta, S. Chandran and B. K. Das, "Wavelength-Independent Directional Couplers for Integrated Silicon Photonics," J. Lightw. Technol., vol 35, Issue 22, 2017.

[3]     W. K. Zhao, K. X. Chen, J. Y. Wu and K. S. Chiang, "Horizontal Directional Coupler Formed With Waveguides of Different Heights for Mode-Division Multiplexing," IEEE Photonics Journal,  vol 9, Issue 5, 2017.

[4]     J. Chen and Y. Shi, "An Ultracompact Silicon Triplexer Based on Cascaded Bent Directional Couplers," Journal of Lightwave Technology, vol 35, Issue 23, 2017.

[5]     L. Gao, F. Hu, X. Wang, L. Tang and Z. Zhou, "Ultracompact and silicon-on-insulator-compatible polarization splitter based on asymmetric plasmonic–dielectric coupling," Appl. Phys. B, vol. 113, pp. 199-203, 2013.

[6]     F. Lou, D. Dai and L. Wosinski, "Ultracompact polarization beam splitter based on a dielectric–hybrid plasmonic–dielectric coupler," Optics Letters, vol. 37, no. 16, pp. 3372-3374, 2012.

[7]     M. Nikufard and A. Rostami Khomami, "Hybrid plasmonic polarization splitter using three-waveguide directional coupler in InGaAsP/InP," Opt. Quant. Electron., vol. 48, pp. 296 (1-7), 2016.

[8]     M. Z. Alam, Hybrid Plasmonic Waveguides: Theory and Applications, Toronto, 2012.

[9]     Y. Kou, F. Ye and X. Chen, "Low-loss hybrid plasmonic waveguide for compact and high-efficient photonic integration," Optics Express, vol. 19, no. 12, pp. 11746-11752, 2011.

[10] M. Z. Alam, J. N. Caspers, J. S. Aitchison and M. Mojahedi, "Compact low loss and broadband hybrid plasmonic directional coupler," Optics Express, vol. 21, no. 13, pp. 16029-16.34, 2013

[11] C. H. Du and Y. P. Chiou, "Ultra-compact directional coupler using hybrid plasmonic waveguide with dual metallic layers", NUSOD, Vancouver, Canada, 2013.

[12] M. T. Noghani and M. H. V. Samiei, "Ultrashort hybrid metal–insulator plasmonic directional coupler," Applied Optics, vol. 52, no. 31, pp. 7498-7503, 2013.

[13] M. T. Noghani and M. H. V. Samiei, "Hybrid metal-insulator plasmonic slab directional coupler," in ICEE, Mashhad, Iran, 2013.