[發明專利]一種光纖在線表面等離子體Airy光束發生器

無效

• 申請號: 201410083229.6
• 申請日: 2014-03-08
• 公開（公告）號: CN103941401A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 關春穎;史金輝;楊菁;苑立波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光學技術領域，特別涉及用于光學微捕獲中的一種光纖在線表面等離子體Airy光束發生器。

背景技術

光束整形可以提供各種不同尋常的光束輪廓，其在光學微捕獲領域中起重要作用，目前已成為研究熱點。貝塞爾光束，拉蓋爾-高斯光束，準直光束已被應用到光鑷系統和激光器中。Airy光束由于具有橫向加速，非衍射，自重構等不同尋常的特性，該特性可以在較長距離存在，因此在微小粒子操控中利用光散射力可以提供較大距離的引導，而吸引了研究人員的注意。在大部分的實驗系統中，Airy光束是利用高斯光束傳過相位型空間光調制器（Spatial?Light?Modulator，SLM）來實現，但空間光調制器有一些缺點，如尺寸大，低精度，由于材料所限其激光損壞閾值較低等。

表面等離子體激元(Surface?Plasmon?Polaritons，SPPs)是光和金屬表面的自由電子相互作用所引起的一種表面電磁波模式，在這種相互作用中，自由電子在與其共振頻率相同的光波照射下發生集體振蕩。它局限于金屬與介質界面附近，沿表面傳播，并能在特定納米結構條件下形成局域場增強。它能夠克服衍射極限，產生許多新穎的光學現象，如負折射、超高分辨率成像、透射增強等。這些新穎的現象預示著新原理、新理論、新技術。當改變金屬表面結構時，表面等離子體激元的性質、色散關系、激發模式、耦合效應等都將產生重大的變化。通過SPPs與光場之間相互作用，能夠實現對光傳播的主動操控。表面等離子體激元在開發小型化的光子器件方面具有明顯的優勢。金屬表面等離子體的光學器件受到了越來越多的關注。

目前基于表面等離子體激元的Airy光束在平板波導器件中已實現（Phys.Rev.Lett.，2011，107,116802和Phys.Rev.Lett.，2011，107,126804).該系統需要精確的對準裝置，且是在波導平面的近場實現，非自由空間。因此緊湊的全光纖Airy光束是渴望的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種緊湊型全光纖Airy光束發生器。

本發明的目的是這樣實現的：

一種光纖在線表面等離子體Airy光束發生器，器件由光纖端面鍍金屬膜，在金屬膜表面刻寫單縫和陣列微槽結構構成，金屬膜膜厚100-300納米，單縫位于纖芯的中心軸線上，單縫的深度與金屬膜厚相同，單縫的寬度50-200納米；陣列微槽結構的深度20-90納米，寬度100-400納米。

光纖是單芯光纖或多芯光纖，纖芯間的排布是線性陣列排列的。

陣列微槽結構，鄰近槽之間的間隔是梯度變化的，每個槽距離單縫的空間位置為：

φ0+ksppx+2nπ=23(xx0)3/2+π4,]]>

其中φ₀是一個初始相位，x是第n個槽距離單縫的距離，x₀是一確定光束加速的參數，是表面等離子體波的波矢，ε_d和ε_g是槽內介質和金屬膜的介電常數。

金屬膜為金、銀、鋁。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

1、該Airy多光束發生器體積小，集成度高，易于實現全光纖集成，可以與現有光纖技術進行互聯，在微光學粒子操縱中具有重要意義；

2、由于光纖自身的柔韌性，該器件不需固定器件的系列裝置，易于實際操作；

3、多Airy光束的相對位置依賴于纖芯的位置而非纖芯的尺寸，制作更靈活。

附圖說明

圖1（a）是單芯光纖橫截面；