[發明專利]利用固體調制產生等離子體光子晶體的裝置

在審

• 申請號: 201710046935.7
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106842374A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 董麗芳;郝芳;杜天
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;H05H1/24
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司13112
• 代理人: 胡素梅,胡澎

技術領域

本發明涉及等離子體應用技術和光學技術領域，具體地說是一種利用固體調制產生等離子體光子晶體的裝置。

背景技術

光子晶體又稱光子禁帶材料，是將兩種不同介電常數的介質材料在空間按一定周期（尺寸在光波長量級）排列所形成的一種人造“晶體”結構。光子晶體的介電常數是空間的周期函數，若介電系數對光子的周期性調制足夠強，在光子晶體中傳播的光子能量也會有能帶結構，帶與帶之間會出現光子“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材料的折射率配比以及不同介電系數材料的空間比和“晶格”結構等。目前常規的光子晶體，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確定，如果想改變禁帶位置，需要重新制作晶體，很難實現對電磁波的可調性控制。

作為一種新型的光子晶體，等離子體光子晶體相比于傳統光子晶體的最大特點是其結構具有時空可調性，進而使其相應的光子帶隙（Band gap）可調。人們可以通過調節等離子體光子晶體的晶格常數、介電常數、晶格對稱性及時間周期等，改變其能帶位置和寬度，進而使頻率落入該帶隙的光禁止傳播，實現對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、光開關以及等離子體隱身等眾多電磁波控制領域具有廣泛的應用，受到人們的廣泛關注。但作為一個典型的非線性現象，等離子體光子晶體對實驗條件非常敏感。控制參數（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定性不利于未來的應用。

目前，常規等離子體光子晶體由等離子體斑圖及氣體交替排列構成。在先專利ZL200610102333.0中實現了由粗細等離子體通道及氣體（即未放電區域處的氣體）自組織形成的等離子體光子晶體；在先專利ZL201010523218.7中實現了由等離子體柱、等離子體片及氣體（對應未放電區域）形成的等離子體光子晶體。然而，上述專利技術并未能實現利用固體調制來產生等離子體光子晶體。

發明內容

本發明的目的就是提供一種利用固體調制產生等離子體光子晶體的裝置，以填補現有技術中尚未有利用固體調制來產生等離子體光子晶體的這一技術空白。

本發明的目的是這樣實現的：一種利用固體調制產生等離子體光子晶體的裝置，包括真空反應室、設置在所述真空反應室內的兩個水電極以及與所述水電極電連接的等離子體發生電源；在兩個所述水電極之間設置有固體邊框，所述固體邊框所在平面與兩個所述水電極的軸心線垂直；在所述固體邊框的內部區域設置有若干呈矩陣式排列的通孔，相鄰兩個通孔之間由固體棱隔開。

優選的，在所述固體邊框的內部區域設置有9個大小相等、邊長為8mm的正方形通孔。

優選的，相鄰兩個正方形通孔之間的固體棱的寬度為2mm。

優選的，所述固體邊框的厚度為1.6mm~3mm。

更優選的，所述固體邊框的厚度為2mm。

優選的，所有通孔構成的區域為放電區域；所述放電區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。

優選的，在所述真空反應室內注有放電氣體，所述放電氣體為氣壓可調的空氣、氬氣或空氣與氬氣的混合氣體；所述真空反應室內放電氣體的氣壓為0.1~1個標準大氣壓。