通过有源层图案化和介电常数调谐优化的等离子体调制器

我们研究了一种可应用于光子集成电路的超紧凑等离子体调制器。该调制器是一种金属-绝缘体-金属波导，带有一层额外的超薄氧化铟锡（ITO）层。通过作为电极的金属板对多层核心施加偏压。外部电场改变超薄 ITO 层中的载流子密度，从而影响介电常数。金属-绝缘体-金属系统具有等离子体共振，并且受到有源层介电常数变化的强烈影响。为了提高结构性能，我们提出了几种优化方案。我们研究了 ITO 介电常数对调制器性能的影响，并指出了合适的数值。我们分析了波导结构的本征模式，并指定了其有效工作的范围。我们表明，将连续有源层替换为一维周期性条纹可提高器件的透射率，同时保持调制器性能不变。分析了有源材料图案尺寸和填充因子的依赖性，并找到了最佳参数。图案化的 ITO 层使我们能够在波导内部设计布拉格光栅。该光栅可以开启和关闭，从而调制结构的反射。所考虑的电控结构具有高性能，可以有效地作为纳米光子架构中的等离子体组件工作。