Etude des potentialités des structures MIM pour l'application en communication optique

Abstract

Les polaritons de plasmons de surface (SPP) sont des propagations d'ondes électromagnétiques à l'interface isolant-métal, très intéressantes dans les circuits d'intégration photonique en raison de leur capacité à surmonter la limite de diffraction de la lumière. Il existe deux types importants de guides d'ondes plasmoniques, le guide d'ondes isolant-métal-isolant (IMI) et le guide d'ondes métal-isolant-métal (MIM). Les structures de guides d'ondes MIM ont attiré beaucoup d'attention et de nombreuses études ont été réalisées pour les analyser car elles montrent de meilleures performances pour guider les ondes lumineuses confinées à l'échelle inférieure à la longueur d'onde le long de la nanostructure.et parce qu'il atteint une efficacité de transmission élevée et une simplicité dans la procédure de fabrication par rapport aux guides d'ondes IMI. Ces dernières années, plusieurs dispositifs basés sur le phénomène SPP ont été fabriqués pour différentes applications et sont constitués de guides d'ondes métal-diélectriques (MIM) couplés à des résonateurs. Dans cette contribution, nous avons proposé et étudié trois filtres basés sur des structures plasmoniques. L'objectif de ce travail est d'élargir la bande interdite et d'augmenter la transmission de la bande passante afin d'obtenir un filtre coupe-bande performant. Pour le filtre passe-bande, l'objectif est d'atteindre une valeur élevée du facteur de qualité avec un spectre de transmission acceptable. La première structure proposée est un nouveau filtre coupe-bande ultra-large bande (UWB-BSF) basé sur un résonateur hexagonal couplé à un guide d'onde MIM. La largeur de la bande interdite avec cinq résonateurs est de 1650, avec une valeur de coefficient rectangulaire très élevée, proche de 1. La deuxième structure proposée est un filtre coupe-bande ultra large. La structure de base de ce filtre a été conçue à partir d'un guide d'onde MIM plasmonique couplé à un stub. La structure proposée, utilisant quatre stubs asymétriques, atteint une large bande d'arrêt de 770 nm et peut filtrer les longueurs d'onde de télécommunication optique de 1550 nm et 1310 nm. Enfin, la troisième structure proposée est un filtre plasmonique de type passe-bande, composé de deux guides d'ondes MIM couplés à un résonateur central à nanodisque circulaire défectueux (CNDR) comprenant quatre rainures d'argent (Ag) de même taille et de même espacement. Nous obtenons un facteur de qualité élevé de 24,23 et 35,27 pour les modes 1 et 2 respectivement. Une autre expression pour évaluer les performances de notre filtre proposé en tant qu'application de capteur est le facteur de mérite (FOM) et la sensibilité. La valeur maximale du FOM obtenue est de 41,33 RIU-1, et cela concerne le mode 2