[發明專利]一種波導共振耦合表面等離子體光場的激發和調控方法

有效

• 申請號: 201410165583.3
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103926707A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 羅先剛;王長濤;趙澤宇;王彥欽;姚納;胡承剛;蒲明薄;王炯;劉利芹;楊磊磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B27/58
• 分類號: G02B27/58;G03F7/20
• 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

1.一種波導共振耦合表面等離子體光場的激發和調控方法，該方法采用器件主要由透明基底、納米結構層和波導共振多層膜構成；其中納米結構層用于對照明光衍射出各級次平面波；波導共振多層膜用于對照明光衍射出各級次平面波進行空間頻譜范圍和透射振幅調制；其特征在于，該方法步驟如下：

步驟(1)、選擇照明光的工作波長λ，根據其波長選擇透明基底，照明光的入射角度可以為任意角度；

步驟(2)、納米結構層由衍射結構和結構平坦層構成，衍射結構首先將照明光衍射為各級次平面波；結構平坦層對衍射結構進行平坦化，易于波導共振多層膜的平面化制備；

步驟(3)、透明基底上制備厚度為d₁的薄膜作為衍射結構，衍射結構可以為不透光的金屬納米結構，也可以為透光的介質納米結構，衍射結構的形狀可以為規則的幾何體、或不規則的任意面型，衍射結構的分布可以是均勻的、或非均勻的，分布方式可以是一維、或二維；

步驟(4)、結構平坦層用作衍射結構的平坦，結構平坦層選擇透光的PMMA材料；

步驟(5)、波導共振多層膜的單元結構為金屬層/介質層/共振層/介質層，波導共振多層膜的單元數為2～15；金屬層/介質層/共振層/介質層中的金屬膜層材料可以選擇貴金屬金、銀或鋁；或摻雜金屬，金屬膜層的厚度范圍為10nm～60nm，制備的各金屬膜層厚度可以相等，也可以厚度漸變；介質膜層材料可以選擇二氧化硅、三氧化二鋁或氧化鈦，介質膜層的厚度范圍為10nm～60nm，制備的各介質膜層厚度可以相等，也可以厚度漸變，包裹共振層的介質膜層材料可以相同也可以不同；共振層材料可以選擇高折射率介質材料氧化鈦、碳化硅，共振層的厚度范圍為10nm～200nm，制備的各共振層厚度可以相等，也可以厚度漸變。

2.根據權利要求1所述的波導共振耦合表面等離子體光場的激發和調控方法，其特征在于：所述步驟(1)中透明基底可以選擇融石英或藍寶石，根據表面等離子體光場縱向局域的需要，照明光的入射角度可以在0°～90°范圍內變化。

3.根據權利要求1所述的波導共振耦合表面等離子體光場的激發和調控方法，其特征在于：所述步驟(3)中衍射結構層的厚度d₁可以為20nm～100nm，衍射結構可以為納米結構鉻、硅或石英，衍射結構的分布間隔小于波長以激發各級次倏逝平面波，照明光的偏振態可以為線偏振、橢圓偏振、圓偏振以及其他特殊偏振，具體偏振態選擇以衍射結構的分布決定。

4.根據權利要求1所述的波導共振耦合表面等離子體光場的激發和調控方法，其特征在于：所述步驟(3)中衍射結構可以采用微納米加工技術手段：干涉光刻和刻蝕傳遞，聚焦離子束直寫或電子束直寫。

5.根據權利要求1所述的波導共振耦合表面等離子體光場的激發和調控方法，其特征在于：所述步驟(4)中結構平坦層可以PMMA等能夠熱回流的介質材料。

6.根據權利要求1所述的波導共振耦合表面等離子體光場的激發和調控方法，其特征在于：所述步驟(3)和(4)中膜層制備可以采用電子束阻蒸、磁控濺射或原子束沉積。