1、表面等離激元是一種在介質(zhì)和金屬界面間傳播的具有超強限域能力的電子振蕩耦合的電磁波。因其具有亞波長限域能力而在緊湊的光學集成回路領域吸引到人們廣泛的研究興趣。表面等離激元的這種能力為高密度的光學芯片集成奠定了理論基礎。在高集成的光通信回路中，光子器件是一個很重要的基礎元件。由單一介質(zhì)或半導體材料制成的通常的光子器件通常受制于較大的尺寸，這是因為器件無法超越光學衍射極限。由于具有這些優(yōu)點，表面等離激元能為緊湊的光子器件的實現(xiàn)提供一個很好的解

2、決方案。近些年來各種形式的表面等離激元光子器件是納米光子學領域的一大研究熱點之一。本論文圍繞表面等離激元在納米結構中的特性，通過有限元數(shù)值模擬和理論分析發(fā)現(xiàn)了一些新奇的現(xiàn)象并設計了一系列的納米級的光子器件。
　　隨著加工技術的進步，許多梯度折射率材料已經(jīng)可以被制造。作為高集成光學通信回路如此關鍵的一個部分，微諧振腔的尺寸和消光比必須同時考慮，因此我們提出并研究了一種基于梯度折射率的表面等離激元諧振腔。因為在復雜的納米結構中，有限元

3、數(shù)值模擬具有靈活方便的特點，我們采用了二維的有限元模擬來優(yōu)化設計梯度折射率的表面等離激元諧振腔的結構參數(shù)來實現(xiàn)高消光比和小尺寸的光學微諧振腔。理論模擬發(fā)現(xiàn)梯度折射率的變化速率能夠影響諧振腔的共振頻率、品質(zhì)因子以及模式體積。更為重要的是對于任意半徑的腔體我們都能通過改變折射率的梯度變化速率來對消光比的值進行優(yōu)化?？偠灾?，梯度折射率能在固定的腔體尺寸下提高諧振腔的消光比，這種結構既有很高的消光比又有較小的封裝尺寸。因而這個高消光比的梯度折