Plasmonic Demultiplexer With Tunable Output Power Ratio Based on Metal-Dielectric-Metal Structure and E7 Liquid Crystal Arrays
Plasmonic Demultiplexer With Tunable Output Power Ratio Based on Metal-Dielectric-Metal Structure and E7 Liquid Crystal Arrays
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基于金属-电介质-金属结构和E7液晶阵列的输出功率比可调的等离子体解复用器
DOI：
10.1109/jphot.2020.2987396
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发表时间：
2020-04
影响因子：
2.4
通讯作者：
Niu Tiaoming
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang Zelong;Cheng Lin;Wu Yuyao;Li Chengpu;Gong Mingyang;Cao Pengfei;He Xiaodong;Niu Tiaoming
提出了一种新型的可调谐等离子体激元解复用器，并利用有限元法对其进行了数值研究。它由两个半纳米盘腔和两组E7液晶阵列组成，这些E7液晶阵列侧面耦合到三个金属-介质-金属（MDM）波导。解复用器可以将输入光分成对应于端口1（1310 nm）和端口2（1550 nm）的两部分。端口1和端口2的Q值分别为54.6和36，串扰值分别为−20.7 dB和−29.9 dB。显然，两个通道都具有高Q因子和低串扰值。此外，E7液晶阵列在整个结构中起着关键的作用，它使得输出功率可以通过调节施加的电压而成比例地调节。这一新颖的功能大大丰富了我们的解复用器的功能。利用液晶的电可调双折射特性及其阵列结构，为实现实用的片上等离子体系统开辟了一条新的途径，该系统不仅可用于解复用器，还可用于纳米传感器、分光器、滤波器、光开关、非线性光子器件和慢光器件等。
A novel tunable plasmonic demultiplexer is proposed and numerically investigated by finite element method (FEM). It consists of two half-nanodisk cavities and two sets of E7 liquid crystal arrays which are side-coupled to three metal-dielectric-metal (MDM) waveguides. The demultiplexer can split the input lights into two parts corresponding to port1 (1310 nm) and port2 (1550 nm). The Q-factors of port1 and port2 are 54.6 and 36, and the crosstalk values are −20.7 dB and −29.9 dB, respectively. Obviously, both channels have high Q-factors and low crosstalk value. Moreover, the E7 liquid crystal arrays play a key role in the whole structure, which makes the output power adjustable proportionally by adjusting the applied voltage. This novel feature greatly enriches the function of our demultiplexer. Using the electronical tunable birefringence characteristic of liquid crystal and its arrays structure paves a new way to realize practical on-chip plasmonic system, which can be widely used not only in demultiplexers but also in nanosensors, optical splitters, filters, optical switches, nonlinear photonic and slow-light devices.
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