一種基于諧振腔增強(qiáng)波導(dǎo)傳輸?shù)母咝Рㄆǎ航橘|(zhì)襯底；一維周期性金屬?介質(zhì)?金屬波導(dǎo)層，設(shè)置于介質(zhì)襯底上；介質(zhì)包覆層，設(shè)置于一維周期性金屬?介質(zhì)?金屬波導(dǎo)層上；其中，一維周期性金屬?介質(zhì)?金屬波導(dǎo)層由一維周期性排布的金屬和介質(zhì)矩形條帶構(gòu)成；相鄰金屬矩形條帶與位于相鄰金屬矩形條帶中的介質(zhì)矩形條帶構(gòu)成金屬?介質(zhì)?金屬波導(dǎo)，在工作波段同時(shí)支持TE模式與TM模式傳輸；介質(zhì)襯底與介質(zhì)包覆層以及波導(dǎo)層共同構(gòu)成法布里珀羅諧振腔。本發(fā)明的基于諧振腔增強(qiáng)波導(dǎo)傳輸?shù)母咝Рㄆ哂修D(zhuǎn)換效率高、工作波段寬的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)器件領(lǐng)域，尤其涉及一種基于諧振腔增強(qiáng)波導(dǎo)傳輸?shù)母咝Рㄆ?/p>

背景技術(shù)

先進(jìn)的光學(xué)技術(shù)已經(jīng)滲透到了從日常生活、工業(yè)生產(chǎn)到前沿科學(xué)研究的方方面面。作為光的一項(xiàng)基本性質(zhì)，偏振態(tài)所攜帶的信息在信號(hào)傳輸與傳感測(cè)量方面都有著重要的價(jià)值。隨著人們對(duì)光學(xué)偏振態(tài)所攜帶信息的不斷開發(fā)利用，對(duì)光學(xué)偏振態(tài)的調(diào)控需求也變得越來越重要。波片是最常見的偏振調(diào)控器件，可以對(duì)光的偏振態(tài)進(jìn)行各種靈活的調(diào)控。傳統(tǒng)的波片大多由具有雙折射特性的光學(xué)晶體制備而來，其利用雙折射晶體對(duì)不同偏振方向光分量折射率不同的特性在相互正交的透射光之間產(chǎn)生需要的相位差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)偏振態(tài)的調(diào)控。由于自然晶體的光學(xué)活性較弱，傳統(tǒng)波片相對(duì)較厚，而且分立的偏振調(diào)控器件不便于光學(xué)系統(tǒng)的集成化。

新興的超材料波片以其亞波長(zhǎng)量級(jí)的有效器件厚度、可靈活設(shè)計(jì)的工作波段與工作帶寬而引起了人們的廣泛關(guān)注。其中，基于介質(zhì)超材料的波片可實(shí)現(xiàn)超寬的工作帶寬與接近于100％的工作效率。但是絕大多數(shù)介質(zhì)超材料波片都是以硅為工作介質(zhì)，因受限于硅的禁帶寬度，該類波片在300太赫茲以上的波段無法保持高效率工作。部分利用寬禁帶介質(zhì)材料如氧化鈦的器件雖然能夠適應(yīng)更寬波段，但是其結(jié)構(gòu)高寬比太大，制備難度極大，成本極高，難以普及。基于金屬超材料的波片可以通過材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來靈活地調(diào)節(jié)器件的工作波段，但是該類波片利用金屬材料的表面等離激元共振，因而損耗會(huì)比較高。同時(shí)，利用厚度小于波長(zhǎng)的單層金屬納米結(jié)構(gòu)的波片無法有效地控制反射損耗，因而光波段的基于諧振腔增強(qiáng)波導(dǎo)傳輸?shù)母咝Рㄆ男势毡檩^低。而利用多層金屬超材料之間的耦合來同時(shí)產(chǎn)生電共振與磁共振以形成惠更斯超表面可以提高基于諧振腔增強(qiáng)波導(dǎo)傳輸?shù)母咝Рㄆ男剩悄壳敖饘俪牧匣莞钩砻娴男嗜匀辉?0％以下，且其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難于制備。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于諧振腔增強(qiáng)波導(dǎo)傳輸?shù)母咝Рㄆ云谥辽俨糠值亟鉀Q上述提及的技術(shù)問題中的至少之一。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于諧振腔增強(qiáng)波導(dǎo)傳輸?shù)母咝Рㄆǎ?/p>

介質(zhì)襯底；

一維周期性金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)層，設(shè)置于所述介質(zhì)襯底上；

介質(zhì)包覆層，設(shè)置于所述一維周期性金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)層上；

其中：

所述一維周期性金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)層由位于介質(zhì)襯底層之上呈一維周期性交替排列的金屬矩形條帶與介質(zhì)矩形條帶構(gòu)成；

相鄰金屬矩形條帶與位于相鄰金屬矩形條帶之間的介質(zhì)矩形條帶構(gòu)成了金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)，該波導(dǎo)在工作波段同時(shí)支持TE模式與TM模式的光傳輸；

所述介質(zhì)襯底與介質(zhì)包覆層以及波導(dǎo)層共同形成法布里珀羅諧振腔。

利用所述金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)對(duì)入射光的TE模式與TM模式的模式折射率不同，從波導(dǎo)層一端入射的TE與TM光分量在從波導(dǎo)層另一端出射后會(huì)產(chǎn)生附加相位延時(shí)差，從而實(shí)現(xiàn)波片的功能。

優(yōu)選地，入射光被散射耦合到金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)中沿波導(dǎo)厚度方向以波導(dǎo)模式傳輸。

優(yōu)選地，所述金屬矩形條帶和介質(zhì)矩形條帶的寬度和厚度都為亞波長(zhǎng)量級(jí)。