硅基混合表面等離子體納米光波導及集成器件

管小偉，吳 昊，戴道鋅

(浙江大學光電信息工程學系現代光學儀器國家重點實驗室光及電磁波研究中心，浙江杭州310058)

1 引言

實現超高集成度一直是集成光子器件領域追求的重要目標。為此，人們發展了多種納米光波導。常見的納米光波導有3種:硅納米線光波導［1-2］、光子晶體光波導［3］、表面等離子體光波導［4-23］。其中，表面等離子體光波導因其可突破衍射極限且有望在波導結構中同時實現對電信號和光信號的處理而備受關注［19］。表面等離子體激元是外部電磁場誘導金屬表面自由電子的集體共振，產生沿金屬-介質界面傳輸的表面波，其具有亞波長局域、近場增強和新穎色散的特性，已在亞波長光子學、數據存儲、激光光學等領域有著廣泛的應用［17-18］。特別地，在集成光子領域，近十年來人們已經提出了一些可將光場約束于納米尺度的表面等離子體光波導結構，如金屬-介質-金屬結構［14-15］、金屬Ⅴ型槽結構［15-16。然而，這些納米光波導傳輸損耗很大，即光傳輸距離極短(僅為幾個微米量級)。這無疑在很大程度上限制了表面等離子體納米光波導的應用范圍。因此，如何構造一種具有超強光場約束能力的低損耗表面等離子體光波導成為該領域的一個難點和熱點。

近年來，混合表面等離子體納米光波導備受關注［24-44］。美國加州大學伯克利分校 X.Zhang研究組于2008年提出了一種基于圓形介質納米線的混合表面等離子體納米光波導(在金屬平板上鍍一層低折射率納米薄膜，然后將圓形介質納米線置于平板上)，實現了超強光場約束和較低損耗［24］，并在實驗上利用該結構實現了亞微米尺寸的激光器［25］。我們曾提出了一種帶有金屬帽(metal cap)的硅納米光波導結構［26］:在方形硅納米光波導上方有SiO2薄膜以及金屬薄膜。之后研究發現:當SiO2厚度減小至幾十納米時，便會獲得一種新型硅基混合表面等離子體納米光波導結構，其光場主要被約束于低折射率的SiO2中，實現了小于100 nm的光場約束能力，且傳輸距離達102μm量級，比此前的表面等離子體納米光波導提高了1個數量級以上［27］。

從集成光子器件的角度來看，這種平面結構的硅基混合表面等離子體納米光波導會更適合、也更易于芯片集成，在面向光電子集成應用時更具有優勢，且其制作工藝還具有“CMOS工藝兼容性”，有望與CMOS微電子線路集成于同一芯片，便于大規模生產。同時，它還與當前蓬勃發展的硅光子集成相兼容，便于實現兩者的無縫集成。這些無可比擬的優勢無疑使得硅基混合表面等離子體納米光波導及集成器件研究具有重要意義。

混合表面等離子體納米光波導的機制是利用金屬-介質表面等離子體效應以及高-低折射率介質界面電場不連續效應形成一種“混合模式”。研究表明:混合表面等離子體納米光波導能獲得超小彎曲(亞波長量級)［45-46］，從而使亞微米量級的光子功能器件成為可能，如耦合器［47-48］、功分器［49-50］以及諧振器［51-53］。注意到硅基混合表面等離子體光波導結構具有顯著的雙折射效應，由此可實現超小型偏振相關器件，包括:起偏器［54-55］、偏振分束器［56-57］和偏振旋轉器［58-59］等。混合表面等離子體納米光波導在其低折射率納米薄層中具有顯著的光場增強，從而使之在非線性光學［60］和高效率光調制器［61-62］等方面也具有很好的應用前景。

此外，盡管混合表面等離子體納米光波導已具有較低損耗，但如何進一步減小損耗從而促進其在光子集成中的應用仍備受關注。其中，引入增益介質是一種值得嘗試的方法，例如，可在混合表面等離子體納米光波導高折射率部分或低折射率部分引入增益介質(如摻鉺的SiO2、量子點或硅納米晶等)。

本文回顧和總結了我們近年來在硅基混合表面等離子體納米光波導及器件方面的研究進展。首先介紹并討論了幾種硅基混合表面等離子體納米光波導結構及其重要物理特性，包括TM型、TE型硅基混合表面等離子體納米光波導結構;然后展示了基于這些波導結構的功能器件，包括:方向耦合器、功分器、偏振分束器和諧振器等。最后探討了硅基混合表面等離子體納米光波導與硅納米線光波導的耦合問題、以及如何在混合表面等離子體納米光波導中引入增益介質對其損耗進行補償。

2 硅基混合表面等離子體納米光波導結構與特性

2.1 TM型硅基混合表面等離子體納米光波導

圖1(a)給出了一種TM型混合表面等離子體納米光波導結構橫截面示意圖。該結構由高折射率介質層、金屬層以及它們之間的低折射率介質層組成，其中低折射率介質層的厚度小于100 nm。在光通信波段，高折射率介質可選擇硅或Ⅲ～Ⅴ族半導體，而低折射率介質可選擇SiO2、Al2O3、SiN或聚合物材料?？紤]到CMOS工藝兼容性，在此選用Si、SiO2分別作為高折射率介質、低折射率介質，而金屬材料選用銀。硅、SiO2和銀的折射率分別為:3.455、1.445、0.145 3+11.3587i［24］(@ λ =1 550 nm)。圖 1(b)為 λ =1 550 nm時該納米光波導TM基模TM0的Ey電場分布，其結構參數為 w=200 nm、hm=100 nm、hslot=50 nm、hrib=H=300 nm。從場分布圖可以看出，光場在低折射率區域中存在顯著的增強。其場增強機制如圖1(c)所示。實際上，當SiO2薄膜較厚時(如＞500 nm)，該波導存在兩種模式:其一是金屬與SiO2介質界面的表面等離子體模式，該模式場強在金屬-介質界面處最強，在金屬和介質內部指數衰減;其二是硅納米線光波導模式，其光場主要限制于高折射率區域(即硅芯層)，由于Si-SiO2界面電場不連續，其電場分量Ey在SiO2區域也存在增強［63］。對于SiO2層較厚的情況，通常激發的是第二個模式。此時金屬常作為加熱電極，進而對硅納米線光波導光傳輸位相進行調制。而當SiO2層逐漸變薄至一定程度(如＜100 nm)，兩種模式合成為一種模式，導致光場在SiO2層明顯增強。這就是稱其為“混合光波導”的原因。由于混合表面等離子體納米光波導僅在單個界面上具有表面等離子體效應，金屬吸收較小，因而其傳輸損耗較低，使得未來實現納米尺度的混合表面等離子體集成光子器件及回路成為可能。

圖1 TM型硅基混合表面等離子體納米光波導Fig.1 TM-type silicon hybrid nanoplasmonic waveguide

要實現超高集成度光子集成，光波導還需具備超強的彎曲能力。圖2(a)～2(b)給出了硅基混合表面離子體納米光波導特性隨彎曲半徑減小而變化的情況，分別是有效折射率neff實部和虛部。由圖2(a)可見，當彎曲半徑從2 μm減小到0.5 μm時，等效折射率neff實部逐漸減小，這主要是其模場分布變化所導致的。而對于其有效折射率虛部，由圖2(b)可見:當彎曲半徑R小于某值(R0)時，其有效折射率虛部隨著彎曲半徑減小而顯著增大;而當R＞R0時，其有效折射率虛部幾乎不變，此時損耗來源主要是金屬吸收引起的本征損耗。當R＜R0時，彎曲波導的泄露為主要損耗來源，該損耗隨彎曲半徑的減小迅速增大［64］。正因為這兩種損耗來源的綜合作用，存在一個對應于90°彎曲波導最低總損耗的最優彎曲半徑Ropt，如圖2(c)所示。例如，當波導寬度w=400 nm時，最優彎曲半徑Ropt≈800 nm。圖2(d)給出了此時硅基混合表面等離子體彎曲波導基模TM0的場分布Ey(x，y)，可見光場仍然能夠被很好地限制在波導中。應當注意的是，硅基混合表面等離子體納米光波導尺寸很小，其制備工藝存在一定難度。例如，在實驗中發現由于金屬線與介質接觸面積很小，其附著力較弱，因而在制作的過程中可能會發生金屬脫落的問題。

圖2 硅基混合表面等離子體納米光波導彎曲特性Fig.2 Bending characteristics for the TM-type silicon hybrid nanoplasmonic waveguides

圖3 制作的硅基混合表面等離子體納米光波導SEM圖Fig.3 SEM image of a TM-type silicon hybrid nanoplasmonic waveguide

圖3給出了制作的硅基混合表面等離子體納米光波導SEM圖。由圖可見，250 nm寬的銀納米線在制作過程中有部分脫落。為了解決這一問題，提出了一種改進TM型硅基混合表面等離子體納米光波導結構(如圖4(a)所示)，接下來對此進行介紹。

2.2 改進TM型硅基混合表面等離子體納米光波導

圖4(a)為一種改進的硅基混合表面等離子體納米光波導結構。在此結構中，整個波導上方均覆蓋有金屬薄膜，由此金屬與介質的接觸面積大大增加，其粘合更加牢固。圖4(b)給出了基模TM0的Ey電場分布，可以看出在SiO2區域也存在顯著的光場增強，與圖1(b)所示光場分布相似。圖4(c)給出了所制作的改進TM型硅基混合表面等離子體納米光波導陣列俯視圖。在硅材料與金屬銀薄膜之間填充的是PMMA材料。光波導兩頭包含有光柵耦合器，以便于與光纖耦合。在此實驗過程中，由于金屬與介質的接觸面積很大，未觀察到金屬脫落的現象。

圖4 改進TM型硅基混合表面等離子體納米光波導Fig.4 Improved TM-type silicon hybrid nanoplasmonic waveguides

圖5(a)～(d)給出了對改進TM型硅基混合表面等離子體納米光波導的進一步分析，包括其基模TM0模的有效折射率(neff)實部、有效模式面積(Aeff)、金屬區域的功率限制因子(Γmetal)和模式損耗。在此，Aeff的定義如下［24］:

圖5 改進TM型硅基混合表面等離子體納米光波導特性Fig.5 Characteristics of the improved TM-type silicon hybrid nanoplasmonic waveguides

式中，P(x，y)是能流密度，即坡印廷矢量，其可以表示為:P(x，y)=E(x，y)×H(x，y)。由圖可見，其有效折射率實部隨波導寬度的增大而增大，而Aeff隨寬度變化出現一個極小值點。這是因為:當光波導寬度很小時(如＜50 nm)，隨著波導寬度的減小，改進硅基混合表面等離子體納米光波導對光場限制變弱，更多的光場分布于低折射率包層區域，因而其neff實部變小、Aeff變大;而當波導寬度較大時(如＞400 nm)，隨波導寬度的增大，更多光場被限制于高折射率的硅芯層區域，導致其neff變大，而Aeff也隨之增大。Aeff出現極小值點時對應于波導具有最好的光場約束能力，此時也正好對應于金屬區域的功率限制因子Γmetal最大、損耗最大(如圖5(c)～(d)所示)。Γmetal為負值，表示波導的焦耳損耗［65］。同時，SiO2層厚度hslot和金屬倒脊形層的高度hm對損耗也有影響，計算表明:SiO2層越厚、金屬倒脊形層越薄，則損耗越小。但是，當SiO2納米層變厚或倒脊形層變薄后，光場的有效面積增大，波導對光場的限制能力變差。因此，在選擇SiO2層厚度和金屬倒脊形層厚度時，可綜合考慮對波導損耗和有效場面積的要求。

2.3 TE型硅基混合表面等離子體納米光波導

圖6(a)給出了適用于TE偏振光的硅基混合表面等離子體納米光波導結構示意圖，它是由高折射率的硅脊形區域、頂部金屬區域以及位于兩者之間的低折射率SiO2區域組成，其中硅脊形區域兩側的SiO2區域僅為1～100 nm尺度。為了降低金屬吸收損耗，頂部SiO2層較厚(如100 nm)。圖6(b)給出了這種光波導的TE基模場主要電場分量Ex(x，y)的場分布。在此例中，硅波導寬度wSi=50 nm、SiO2厚度wSiO2=10 nm。由此圖可見，即使波導寬度小至50 nm，光場依然可以被很好地限制在波導中，理論計算還表明此時的傳輸距離大于20 μm。從其光場分布還可以看出，硅兩側的SiO2納米薄層存在顯著的光場增強，相應的有效區域面積Aeff只有0.007 μm2。倘若進一步減小SiO2納米薄層的厚度，可獲得更小的有效區域面積。若納米薄層采用非線性介質材料(如電光材料)，則可顯著增強非線性效應，實現可調控光子器件。

圖6 TE型硅基混合表面等離子體納米光波導Fig.6 TE-type silicon hybrid nanoplasmonic waveguides

3 硅基混合表面等離子體納米光波導集成器件

利用硅基混合表面等離子體納米光波導結構對光場的超強限制，可以實現亞微米尺寸的耦合器、功分器、偏振分束器和諧振器等光子器件。

3.1 方向耦合器

方向耦合器是構成馬赫曾德干涉儀(MZI)、微環諧振器等功能器件的基本單元。為此，采用改進TM型硅基混合表面等離子體納米光波導，設計并制作了一系列具有不同耦合區長度的方向耦合器，如圖7(a)耦合器顯微鏡照片(俯視)和圖7(b)耦合區截面示意圖所示。在此，方向耦合器的波導寬度為w1=w2=220 nm、間距wgap=170 nm。圖7(c)給出了這些方向耦合器交叉耦合端和直通端輸出功率比的測試與仿真結果，可見測試與仿真吻合較好。通過選擇不同耦合區長度，可獲得不同的耦合比，這與傳統純介質方向耦合器的特性相似。例如，當其耦合區長度為3.3 μm時，則獲得3 dB耦合器。

圖7 基于改進TM型硅基表面混合等離子體納米光波導的方向耦合器(DC)Fig.7 Directional couplers(DCs)based on the improved TM-type silicon hybrid nanoplasmonic waveguides

3.2 功分器

功分器也是光通信應用中的基本器件之一，利用硅基混合表面等離子體納米光波導設計了幾種超小型功分器，分別基于方向耦合器、多模干涉(MMI)和Y分支等。對于方向耦合器形式，如上節所述，其優點是設計方便、易于通過調節耦合區長度來實現輸出端功分比調節。圖8(a)給出了一個基于方向耦合器的3 dB功分器，器件總長度僅為3 μm。

利用1×2 MMI也可實現3 dB功分器，如圖8(b)所示。在此，采用對稱干涉結構。干涉區寬度wMMI=650 nm，其對應的多模干涉長度LMMI=530 nm。為了減小模式不匹配引入的損耗，輸入輸出部分選擇引入了寬度從100 nm增加至200 nm的錐形結構(其長度為500 nm)。數值計算表明，該1×2 MMI功分器中心波長的傳輸效率達91%(損耗主要來自于金屬吸收損耗以及MMI部分與輸出波導連接界面的反射)，在1.25～1.7 μm波長范圍內傳輸效率均為80%以上。

對稱型Y分支也是實現3 dB功分器的常見形式。圖8(c)為基于硅基混合表面等離子體納米光波導的1×2 Y分支結構中光場傳輸圖，其中S型彎曲波導長度Lsb=900 nm、輸出波導間隔D=600 nm。

圖8 幾種不同結構的基于硅基混合表面等離子體納米光波導的3 dB功分器的光傳輸圖(平均場)Fig.8 Light propagation(average)in several types of 3 dB power splitters based on silicon hybrid nanoplasmonic waveguides

從以上設計可以看出，利用硅基混合表面等離子體納米光波導可以實現長度僅為1～3 μm的超小型功分器。若需更多通道，則可采用級聯結構［49］。

3.3 硅基混合表面等離子體納米光波導中的TE

模式特性以及相關超小型偏振分束器

硅基混合表面等離子體納米光波導結構中不僅存在TM模式，在波導較寬時 (大于200 nm)，還會存在類似于硅納米線波導中的TE模式。圖9給出了寬度均約為300 nm的硅基混合表面等離子體納米光波導(HPW)和硅納米線波導(NM)的TE基模和TM基模場分布圖。由圖可以看出，HPW中的TE模式與NW中的TE模式差別很小，而其TM模式的場主要集中的低折射率介質層。實際上，HPW中的TE模式由于幾乎不受金屬的影響，可以由普通的硅納米線波導進行激發，而其傳輸損耗非常小，通常比TM模式的傳輸損耗小一個量級或更小。相比于普通硅納米線波導，該TE模對光場并沒有更強的限制，因此此處不討論其增強效應，而只以TM模式為參考，來考察硅基混合表面等離子體納米光波導的偏振相關性，并藉此設計超小型的偏振分束器。

圖9 硅基混合表面等離子體納米光波導(HPW，w=310 nm)和硅納米線波導(NW，w=280 nm)中TM0(Ey)和TE0(Ex)基模的主要電場分量場分布圖Fig.9 Field distributions for TM0(Ey)and TE0(Ex)fundamental modes in a silicon hybrid nanoplasmonic waveguide with width 310 nm and a silicon nanowire with width 280 nm

光子集成線路時常涉及偏振調控問題，其中偏振分束器(PBS)是最重要的器件之一?；趥鹘y介質波導(如硅波導、磷化銦波導等)的偏振分束器(PBS)尺寸往往在數十微米量級或更大［66-69］。相比之下，采用硅基混合表面等離子體納米光波導可獲得尺寸僅為數微米的超小型PBS［70］，如圖 10(a)所示。

這種PBS采用由硅基HPW與硅基NW組成的非對稱方向耦合結構。我們注意到，硅基HPW與硅基NW兩者的TM基模有效折射率差異很大，而TE模有效折射率甚為接近。因此，通過合理設計兩波導的寬度(w1=310 nm，w2=280 nm，如圖9所示)，可使兩者的TE基模滿足相位匹配條件而TM基模存在嚴重的相位失配。此時，TM偏振幾乎沒有耦合而TE偏振可發生近乎100%的交叉耦合，從而實現兩偏振光的分離。為了進一步提高消光比，在耦合區末端引入了一個基于硅基HPW的90度超小彎曲(半徑R=1.3 μm)?？紤]到制作工藝難度，選取較大的波導間隔(～200 nm)，對應的耦合區長度Lc=2.2 μm。此時，直通端TM偏振光和交叉端TE偏振光的消光比(ER)分別為13和14 dB，TM、TE偏振的插入損耗分別為0.66和0.025 dB。圖10(b)和圖10(c)分別給出了TE、TM偏振光輸入時優化設計的PBS的光場傳輸圖?？梢?，兩偏振光被有效地分離。理論分析還表明:該PBS還具有超大帶寬(～120 nm@ER＞10 dB)和較大的工藝容差。

圖10 基于硅基混合表面混合等離子體納米光波導的超小型偏振分束器(PBS)Fig.10 Proposed ultra-compact polarization beam splitter(PBS)based on silicon hybrid nanoplasmonic waveguides

圖10(d)給出了所制作PBS的SEM圖片。

3.4 亞微米諧振腔

光學諧振腔是光子集成線路里常用的器件，其應用范圍包括光源［71］、光濾波器［72］、調制器或光開關［73］、光傳感［74］以及非線性光學［75］等。利用硅基混合表面等離子體納米光波導的超強彎曲能力，可實現亞微米諧振器［52］，如圖11(a)所示。該亞微米諧振器采用了一條純介質波導進行耦合，將介質波導及器件同混合表面等離子體波導和器件有機地結合起來，從而可通過該純介質波導實現較長距離的光互連，且不需要額外的模式轉換。圖11(b)給出了耦合間距wg分別為60、80、100和120 nm時彎曲半徑為R=800 nm的環形諧振器的頻譜響應。由于色散的存在，可以發現自由波譜范圍(FSR)并不均勻，波長1 550 nm附近的FSR約為148 nm。圖11(c)給出了該亞微米腔在諧振波長(1 423.67 nm)、非諧振波長(1 437 nm)時的電場Ey(x，z)的分布圖。可以看出，即使彎曲半徑僅為R=800 nm，光場也可很好地被限制在諧振腔中。采用這種硅基混合表面等離子體諧振腔，還可進一步實現超小型有源混合表面等離子體光電器件。例如，通過引入高電光系數的電光聚合物［76］可以實現高效的光調制器或光開關;若引入增益介質，則可能實現亞微米尺度的激光器。

圖11 基于硅基混合表面等離子體納米光波導的納米環形諧振腔Fig.11 Nano-donut resonators based on silicon hybrid nanoplasmonic waveguides

圖12 基于硅基混合表面等離子體納米光波導的微盤諧振腔Fig.12 Micro-disk resonator based on silicon hybrid nanoplasmonic waveguides

除微環外，微盤也是構成諧振腔一種常用結構，且制作更簡單。圖12(a)給出了基于改進TM型硅基表面混合等離子體納米光波導的微盤諧振腔的顯微鏡照片(俯視圖)。圖12(b)給出了該諧振腔耦合區的截面示意圖，其由純介質波導進行耦合輸入和輸出。圖12(c)給出了所制作微盤諧振腔的SEM圖片(介質部分)。分別測試了半徑為1 350 nm、1 850 nm的兩個微盤諧振腔的頻譜(如圖12(d)所示)，其諧振中心波長分別為1 507.8 nm、1543.2 nm。對于R=1 350 nm的微盤諧振腔，消光比可以達到25 dB，Q值約70。

我們還考慮了基于硅基混合表面等離子體納米光波導的微盤諧振腔的溫度特性。圖13是半徑為1 350 nm的微盤諧振腔在不同溫度時的頻譜。在此，溫度變化范圍為30～100℃。由圖可見，隨著溫度的增加，該微盤諧振波長從1 508 nm逐漸紅移至1 514.8 nm，溫度相關性約為0.097 nm/℃。

圖13 不同溫度下，基于硅基混合表面等離子體納米光波導的微盤諧振腔(R=1350 nm)的頻譜Fig.13 Spectral responses of a micro-disk(R=1350 nm)based on silicon hybrid nanoplasmonic waveguides as the temperature varies

4 硅基混合表面等離子體納米光波導在長程光互連中的應用

盡管硅基混合表面等離子體納米光波導相比于傳統金屬納米波導損耗較低，但仍難以應用于長程光互連。為了解決這一問題，可采用將其與硅納米線光波導相結合形成混合集成:硅基混合表面等離子體納米光波導器件作為局域元件，而硅納米線波導作為元件之間的互聯通道，從而既可利用硅納米線的低損耗特點，又能發揮硅基混合表面等離子體納米光波導小尺寸的優勢，且這兩者的工藝過程是兼容的。為此，需實現硅納米線光波導和硅基混合表面等離子體納米光波導間的高效率耦合。通常有兩種方式:(1)端面耦合。采用很簡短的模式耦合器就可以實現高達70%～80%的耦合效率［39］;(2)倏逝場耦合［52］。通過調整耦合區兩條波導的尺寸以滿足相位匹配條件，從而其耦合效率可達近100%［77］。

此外，還可以在等離子波導結構中引入增益介質以補償損耗乃至于獲得凈增益［78-86］。正如前文所述，硅基混合表面等離子體納米光波導自身具有較低的本征損耗，因而引入具有普通增益系數的介質即可實現對損耗的補償?？煽紤]引入低折射率增益介質或高折射率增益介質兩種情況。對于硅基混合表面等離子體納米光波導，低折射率增益介質可以是硅納晶或摻有量子點的聚合物，也可以在硅中摻入鉺離子作為高折射率增益介質［87］。

圖14 具有增益介質的硅基混合表面等離子體納米光波導的損耗或增益情況Fig.14 Loss or gain coefficient of silicon hybrid nanoplasmonic waveguides with gain medium

圖14(a)和14(b)分別給出了引入低折射率增益介質和高折射率增益介質后波導的損耗(正值表示增益)與介質增益系數的關系。由圖可見，當低折射率增益介質的增益系數＞300 dB/cm時即可完全補償波導損耗甚至獲得凈增益;而對于高折射率增益介質，增益系數僅需＞200 dB/cm。這樣的增益系數是比較容易實現的［82-86］。當形成凈增益之后，可以進一步地實現超小型的有源器件(如放大器、激光器)。圖14(c)給出了一種具有高折射率增益介質的混合表面等離子體納米光波導微腔，可用于實現超小型激光器。而且，利用混合表面等離子體納米光波導自身的金屬部分，有望實現電泵浦方式，并實現光信號和電信號的同時處理。這也是硅基混合表面等離子體納米光波導結構作為一種表面等離子體光波導結構的重要潛在價值。

5 結束語

綜上所述，本文綜述了近年來在硅基混合表面等離子體納米光波導與器件在理論和實驗研究方面的研究進展，主要介紹了在這方面的理論和實驗工作。著重介紹了TM型、TE型硅基混合表面等離子體納米光波導結構，其不但可實現納米尺度的光場超強限制(小于100 nm)，還可獲得較長傳輸距離(幾十個波長量級)。其結構設計與制作簡單、靈活性大，且與CMOS工藝兼容。本文也對基于硅基混合表面等離子體納米光波導的深亞微米彎曲特性及應用進行了總結。硅基混合表面等離子體納米光波導的超強限制和較低損耗的特性有助于實現性能良好、尺寸超小的功能器件，包括長度僅為1～3 μm的3 dB功分器、亞微米彎曲半徑的諧振器和尺寸僅為～1.9×3.7 μm2(消光比＞13 dB、帶寬＞120 nm)的偏振分束器?？傊杌旌媳砻娴入x子體納米光波導具有強限制、低損耗、與CMOS工藝兼容、制作簡單和設計靈活性強等特點，在進一步提高光子集成線路集成度及其它應用方面存在巨大的潛力。

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