[發(fā)明專利]反射型納米柱表面等離子體濾光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310039825.X
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN103149616A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜瀟瀟;谷瓊嬋;劉少楠;楊明;魏永濤;張寶健;王鳳文;司光遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)秦皇島分校
• 主分類號(hào): G02B5/20
• 分類號(hào): G02B5/20;G02B5/26
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光分析和處理器件領(lǐng)域，特別涉及一種反射型納米柱表面等離子體濾光器。

背景技術(shù)

自1998年法國科學(xué)家Ebbesen等人首次發(fā)現(xiàn)光在金屬亞波長結(jié)構(gòu)中的異常傳輸現(xiàn)象（extraordinary?optical?transmission,簡記為EOT）以來，有關(guān)表面等離子體的相關(guān)研究已經(jīng)取得了廣泛的關(guān)注和長足的發(fā)展。運(yùn)用表面等離子體原理所制備的器件具有分辨率高、易調(diào)制、性能卓越等優(yōu)點(diǎn)，并且已經(jīng)在光電、新能源(太陽能電池)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯微成像等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。目前，已存在的表面等離子體型濾光器均為透射型濾光器，即只能在透射狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)分光的效果。主要包括兩種濾光方法：第一種，由Ebbesen課題組于2008年提出運(yùn)用周期結(jié)構(gòu)的線性凹槽光柵對寬帶（broadband）的白光源進(jìn)行濾光的方法。Ebbesen等人設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，用一束白光源照射到一個(gè)位于300納米厚的銀膜中寬度為170納米的縫隙的下表面，在上表面一端此縫隙的兩側(cè)分別刻蝕出深度不同的凹槽。納米縫隙兩側(cè)的凹槽可以起到天線的作用，收集透射過納米縫隙的光信號(hào)，而且透射過來的信號(hào)波峰的位置與天線凹槽的周期大小緊密相關(guān)。因此，通過使用不同周期的天線凹槽，可以精確控制透射過納米縫隙的光波長，進(jìn)而達(dá)到分光的效果。第二種方法是由L.Jay?Guo課題組于2010年提出的運(yùn)用一維金屬-絕緣體-金屬（metal-insulator-metal，簡記為MIM）層堆結(jié)構(gòu)對寬帶的白光源進(jìn)行分光，如圖2所示。一維的周期層堆光柵結(jié)構(gòu)對于白光源也具有波長選擇性，并且波峰的位置可以通過調(diào)制層堆光柵的周期進(jìn)行精密的控制。

不論是一維的凹槽天線結(jié)構(gòu)還是層堆線性光柵結(jié)構(gòu)，都對入射光源的偏振方向具有很強(qiáng)的選擇要求。因?yàn)橐痪S的凹槽和層堆光柵本身都是非對稱的結(jié)構(gòu)，所以只有當(dāng)入射光磁場方向平行于凹槽或光柵（橫磁波，transverse-magnetic?wave，簡記為TM）才具有分光效果，而對于入射光電場方向平行于凹槽或光柵的橫電波（transverse-electric?wave，簡記為TE）則無法實(shí)現(xiàn)分光效果。而在現(xiàn)實(shí)生活中，大部分光源都是非偏振的自然光（如太陽光）。因此，線性結(jié)構(gòu)的偏振選擇性大大限制了此類濾光器件的適用范圍。此外，由于偏振敏感性會(huì)造成一部分光能量（約為總能量的一半）無法透過濾光器而是被反射或吸收，使得類似濾光器的透射效率很低，降低了儀器的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種反射型納米柱表面等離子體濾光器能夠解決濾光器件的偏振敏感性問題，提高反射分光效果并提高濾光器的性能和反射效率，并且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，應(yīng)用范圍更廣。

（二）技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種反射型納米柱表面等離子體濾光器，所述濾光器包括襯底和納米柱，所述納米柱均勻?qū)ΨQ的分布在所述襯底表面。

優(yōu)選的，所述納米柱的直徑為300-500納米，所述納米柱的高度為200-500納米，所述納米柱的柱間距為0-880納米，所述納米柱的分布周期為納米柱直徑與納米柱柱間距之和。

優(yōu)選的，所述納米柱的材質(zhì)為：金、銀或鋁。

優(yōu)選的，所述襯底的材質(zhì)為石英、硅或砷化鎵。

優(yōu)選的，共振峰的波長為：