新的可切换等离子体纳米器件的概念

等离子体波导开辟了开发显着小型光学器件的可能性，并为用于信息处理，光学计算等的下一代集成纳米光子电路提供了有希望的途径。纳米光子电路的关键要素是可切换的等离子体路由器和等离子体调制器。

最近，Joachim Herrmann博士(MBI)和他的外部合作者为实现这种纳米器件开发了新的概念。他们研究了表面等离子体激元(SPP)在磁等离子体波导中的传播。基于这项研究的结果，他们提出了用于各种纳米光子功能的可切换磁 - 等离子体路由器和磁 - 等离子体盘调制器的新变体。在基于金属膜的波导中，其厚度超过趋肤深度并被铁磁电介质包围，横向上的外部磁场可以引起表面等离子体激元(SPP)的模式分布的显着空间不对称性。

随着金属膜厚度的增加，所要求的磁化强度呈指数减小。基于这一现象，该小组提出了一种新型的波导集成磁控可切换等离子体路由器。这种纳米器件的配置在附图中示出，该图像由在形成磁化M的外部磁场下由铁磁电介质围绕的T形金属波导组成。通过求解麦克斯韦方程的等离子体传播的数值结果显示通过磁场反转，在几十THz的光学带宽内具有99%的高对比度。这里g是回转g =χM，χ是磁光磁化率，g0是要求引起显着模式不对称的特征回转。通过集成电子电路的磁场反转可以在GHz区域中以重复率实现。注意，到目前为止，仅存在少量报告基于由输入光的偏振控制的分支银纳米线的可切换等离子体路由器的实现的论文。

在第二篇论文中，该小组提出并研究了一种基于金属隔离器 - 金属波导和由外部磁场控制的侧耦合磁光盘的新型超小型等离子体调制器。可以通过改变磁场来调整波数变化和表面等离子体激元(SPP)的传输，并且通过外部磁场的方向的反转来证明运行的SPP模式的可逆开/关切换。磁等离子体调制的共振增强超过200次导致调制对比度超过90%，在数百GHz的光学带宽内保持适度的插入损耗。麦克斯韦解决方案的数值模拟 方程通过高对比度磁 - 等离子体调制的推导分析公式确认预测。SPP的磁场分量的分布在回转g = 0.03和g = -0.03。如通过改变外部磁场的方向所看到的，SPP的传输通过波导中改变的干涉图案从关闭状态切换到开启状态。