[發明專利]一種納米縫隙金屬聚焦透鏡的制備方法

有效

• 申請號: 201210365757.1
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102862950A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 羅先剛;趙澤宇;王長濤;王彥欽;黃成;陶興;楊歡;劉利芹;楊磊磊;蒲明薄
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G02B3/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種納米縫隙金屬聚焦透鏡的制備方法，其特征在于包括下列步驟：

步驟（1）、選擇入射光的工作波長λ，根據其波長選擇可以透光的基底材料；

步驟（2）、在基底表面蒸鍍厚度為d的金屬膜，入射光垂直于金屬膜上表面入射；

步驟（3）、取垂直穿過金屬膜的中心為中軸，假設中軸與金屬膜上表面相交位置為坐標原點，在金屬膜上表面取過原點的某方向為x軸方向，確定x軸正方向，利用納米加工技術在金屬膜上加工寬度w的多組狹縫或者多組同心環形縫；

步驟（4）、對于預定焦點位置f的光聚焦，利用聚焦離子束在狹縫或者環形縫內引導沉積滿足等光程要求的不同介質厚度，加工出一種納米縫隙金屬聚焦透鏡。

2.根據權利要求1所述的一種納米縫隙金屬聚焦透鏡的制備方法，其特征在于：步驟（4）中的不同介質厚度數據可以通過下述步驟得到：

步驟①、通過公式（1）、（2）、（3）和（4）計算，得到光波金屬膜上狹縫或者環形縫的沉積介質和空氣區域中的位相延遲Δφ_die和Δφ_air：

tanh(βdie2-k02ϵdw/2)=-ϵdβdie2-k02ϵmϵmβdie2-k02ϵd---(1)]]>

tanh(βair2-k02ϵ0w/2)=-ϵ0βair2-k02ϵ0ϵmβair2-k02ϵ0---(2)]]>

Δφ_die＝β_dieh?????????????????（3）

Δφ_air＝β_air(d-h)?????????????（4）

其中，k₀是光在自由空間中的波矢，ε₀、ε_d和ε_m分別是空氣、沉積介質和金屬的介電常數，w為狹縫或者環形縫的寬度，h為聚焦離子束在狹縫或者環形縫內引導沉積的介質厚度，β_die和β_air表示光波在狹縫或者環形縫沉積介質和空氣區域的傳播常數；

步驟②、對于金屬膜上第一個狹縫或者環形縫分布位置x₁，聚焦離子束引導沉積材料厚度h，位相延遲由公式（5）得出：

Δφ(x1)=Δφair+Δφdie+2πλ·(f2+x12)---(5)]]>

其中，f是預定焦點位置，Δφ_die和Δφ_air表示光波在狹縫或者環形縫的位相延遲；以此類推，對于第i（i＞2）個狹縫或者環形縫的分布位置x_i，光波的位相延遲可由（5）式計算；

步驟③、依據等光程原理，對于預定焦點位置f的光聚焦，光波金屬膜上各個狹縫或者環形縫的位相延遲滿足2nπ+φ₀；結合公式（3）、（4）和（5），得到金屬膜上狹縫或環形縫分布位置x₁沉積的介質厚度：

h1=(2nπ+φ0-2πf2+x12-βaird)/(βdie-βair)---(6)]]>

其中φ₀由預定焦點位置決定0~2π范圍確定的位相延遲；以此類推，對于第i（i＞2）個狹縫或者環形縫沉積的介質厚度h_i，沉積的介質厚度可由（6）式計算。