[發(fā)明專利]利用固體調(diào)制產(chǎn)生等離子體光子晶體的裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710046935.7
• 申請(qǐng)日: 2017-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN106842374A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董麗芳;郝芳;杜天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B1/00
• 分類號(hào): G02B1/00;H05H1/24
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡?biāo)事務(wù)所有限公司13112
• 代理人: 胡素梅,胡澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體應(yīng)用技術(shù)和光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用固體調(diào)制產(chǎn)生等離子體光子晶體的裝置。

背景技術(shù)

光子晶體又稱光子禁帶材料，是將兩種不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料在空間按一定周期（尺寸在光波長量級(jí)）排列所形成的一種人造“晶體”結(jié)構(gòu)。光子晶體的介電常數(shù)是空間的周期函數(shù)，若介電系數(shù)對(duì)光子的周期性調(diào)制足夠強(qiáng)，在光子晶體中傳播的光子能量也會(huì)有能帶結(jié)構(gòu)，帶與帶之間會(huì)出現(xiàn)光子“禁帶”，頻率落在禁帶中的光子不能在晶體中傳播。光子禁帶的位置和形狀取決于光子晶體中介質(zhì)材料的折射率配比以及不同介電系數(shù)材料的空間比和“晶格”結(jié)構(gòu)等。目前常規(guī)的光子晶體，一旦制作完成后，其光子禁帶位置也就確定，即可選擇的光波段已經(jīng)確定，如果想改變禁帶位置，需要重新制作晶體，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的可調(diào)性控制。

作為一種新型的光子晶體，等離子體光子晶體相比于傳統(tǒng)光子晶體的最大特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)具有時(shí)空可調(diào)性，進(jìn)而使其相應(yīng)的光子帶隙（Band gap）可調(diào)。人們可以通過調(diào)節(jié)等離子體光子晶體的晶格常數(shù)、介電常數(shù)、晶格對(duì)稱性及時(shí)間周期等，改變其能帶位置和寬度，進(jìn)而使頻率落入該帶隙的光禁止傳播，實(shí)現(xiàn)對(duì)光頻率的選擇和光傳播的控制。基于以上特性，近年來等離子體光子晶體在濾波器、等離子體天線、光開關(guān)以及等離子體隱身等眾多電磁波控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，受到人們的廣泛關(guān)注。但作為一個(gè)典型的非線性現(xiàn)象，等離子體光子晶體對(duì)實(shí)驗(yàn)條件非常敏感。控制參數(shù)（氣體成分、氣體壓力、施加電壓和頻率、電極幾何形狀和尺寸等）稍有改變，將會(huì)演變出不同的等離子體光子晶體。也就是說，等離子體光子晶體的不穩(wěn)定性不利于未來的應(yīng)用。

目前，常規(guī)等離子體光子晶體由等離子體斑圖及氣體交替排列構(gòu)成。在先專利ZL200610102333.0中實(shí)現(xiàn)了由粗細(xì)等離子體通道及氣體（即未放電區(qū)域處的氣體）自組織形成的等離子體光子晶體；在先專利ZL201010523218.7中實(shí)現(xiàn)了由等離子體柱、等離子體片及氣體（對(duì)應(yīng)未放電區(qū)域）形成的等離子體光子晶體。然而，上述專利技術(shù)并未能實(shí)現(xiàn)利用固體調(diào)制來產(chǎn)生等離子體光子晶體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種利用固體調(diào)制產(chǎn)生等離子體光子晶體的裝置，以填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中尚未有利用固體調(diào)制來產(chǎn)生等離子體光子晶體的這一技術(shù)空白。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種利用固體調(diào)制產(chǎn)生等離子體光子晶體的裝置，包括真空反應(yīng)室、設(shè)置在所述真空反應(yīng)室內(nèi)的兩個(gè)水電極以及與所述水電極電連接的等離子體發(fā)生電源；在兩個(gè)所述水電極之間設(shè)置有固體邊框，所述固體邊框所在平面與兩個(gè)所述水電極的軸心線垂直；在所述固體邊框的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置有若干呈矩陣式排列的通孔，相鄰兩個(gè)通孔之間由固體棱隔開。

優(yōu)選的，在所述固體邊框的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置有9個(gè)大小相等、邊長為8mm的正方形通孔。

優(yōu)選的，相鄰兩個(gè)正方形通孔之間的固體棱的寬度為2mm。

優(yōu)選的，所述固體邊框的厚度為1.6mm~3mm。

更優(yōu)選的，所述固體邊框的厚度為2mm。

優(yōu)選的，所有通孔構(gòu)成的區(qū)域?yàn)榉烹妳^(qū)域；所述放電區(qū)域的面積小于所述水電極的截面面積；所述固體邊框的總面積大于所述水電極的截面面積。

優(yōu)選的，在所述真空反應(yīng)室內(nèi)注有放電氣體，所述放電氣體為氣壓可調(diào)的空氣、氬氣或空氣與氬氣的混合氣體；所述真空反應(yīng)室內(nèi)放電氣體的氣壓為0.1~1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。