[發(fā)明專利]一種基于表面等離激元的四象限探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610083535.9
• 申請日: 2016-02-06
• 公開（公告）號: CN105698677B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王家園
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 劉勇

1.一種基于表面等離激元的四象限光電探測器，其特征在于，設(shè)有金屬膜，在金屬膜表面設(shè)有一組邊長為a的亞波長正方形凹槽，各凹槽的位置位于一個M×N的正方形網(wǎng)格的格點位置，M表示網(wǎng)格的列數(shù)，N表示網(wǎng)格的行數(shù)，M可等于N，每個凹槽的位置記為r_m,n＝max+nay,x和y是直角坐標系x和y方向單位矢量，m和n是任何絕對值不大于M的整數(shù)，某個凹槽的位置記為(m,n)。

2.如權(quán)利要求1所述一種基于表面等離激元的四象限光電探測器，其特征在于，所述金屬膜為金膜、銀膜或鋁膜。

3.如權(quán)利要求1所述一種基于表面等離激元的四象限光電探測器，其特征在于，所述金屬膜的厚度為40～70nm；所述正方形凹槽的邊長為300～500nm，深度為30～60nm。

4.一種對光束位置進行探測的方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的一種基于表面等離激元的四象限光電探測器，所述探測方法包括以下步驟：

1)按照波動光學，設(shè)計凹槽在網(wǎng)格上的排列位置，使激發(fā)的表面等離激元能實現(xiàn)四個焦點，分別位于±x和±y軸上，且焦距相等；

2)調(diào)整器件和入射高斯光束的相對位置：要求入射光垂直金膜表面；要求光束腰的位置和金膜表面重合；要求偏振方向沿著正方形凹槽對角線方向；

3)采集四個焦點位置的表面等離激元強度，類比標準的四象限探測器算法,由焦點的強度I_i,其中i＝1,2,3,4，計算出一組包含光束位置信息的相對位置坐標(χ,ψ)；

4)I₁、I₂、I₃和I₄隨入射光束中心位置的變化關(guān)系由表面等離激元點源模型或通過麥克斯韋方程組或通過電磁場商用計算軟件求得，從而得到x_d與χ、以及y_d與ψ之間的關(guān)系，所述x_d和y_d是在x1-y1坐標系中度量的光束位置,x1-y1坐標是將x-y坐標系以原點為中心逆時針轉(zhuǎn)45度得到，當光束位置在器件中心附近時，χ和ψ分別是光束位置坐標x_d和y_d的單值函數(shù)，根據(jù)測量的相對位置坐標(χ,ψ)值，就能反推出x_d和y_d，即實現(xiàn)光束位置的探測。

5.一種對光束位置進行探測的方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的一種基于表面等離激元的四象限光電探測器，所述探測方法包括以下步驟：

1)按照波動光學，設(shè)計凹槽在網(wǎng)格上的排列位置，使激發(fā)的表面等離激元能在±x和±y各方向上產(chǎn)生兩個焦點，即共產(chǎn)生八個焦點，且焦距相等；

2)調(diào)整器件和入射高斯光束的相對位置：使入射光垂直金膜表面；使光束腰的位置和金膜表面重合；使偏振方向沿著正方形凹槽對角線方向；

3)采集八個焦點位置的表面等離激元強度，由擴展的四象限探測器算法,由焦點的強度I_i，其中i＝1,2,3,...8,計算出兩組包含光束位置信息的相對位置坐標：(χ1，ψ1)和(χ2，ψ2)；

4)I₁、I₂、…、I₇和I₈隨入射光束中心位置的變化關(guān)系由表面等離激元點源模型或通過麥克斯韋方程組或通過電磁場商用計算軟件求得，從而得到x_d與χ1，x_d與χ2，y_d與ψ1，以及y_d與ψ2之間的關(guān)系，所述x_d和y_d是在x1-y1坐標系中度量的光束位置,x1-y1坐標是將x-y坐標系以原點為中心逆時針轉(zhuǎn)45度的得到，當光束位置在器件中心附近時，χ1、χ2都是光束位置坐標x_d單值函數(shù)，ψ1、ψ2都是位置坐標y_d的單值函數(shù)，根據(jù)測量的相對位置坐標(χ1,ψ1)或(χ2,ψ2)值都能反推出x_d和y_d，即實現(xiàn)光束位置的探測。