[實用新型]一種寬光譜變換器

有效

• 申請號: 201721641182.6
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN207895095U
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 王超;白永林;王屹山;趙衛;田進壽
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本實用新型提出了一種寬光譜變換器，能夠適用于結構簡明，能夠廣泛適于于各種應用環境。該寬光譜變換器包括兩個完全相同的等腰三棱柱,尺寸為納米量級，等腰三棱柱的表面為金屬材料，兩個等腰三棱柱的尖端正對并保持間隙，尖端處的對等棱邊組成的平面作為兩個等腰三棱柱的對稱面，待變換光譜激光的偏振方向在所述對稱面內，且垂直于所述對等棱邊，兩個等腰三棱柱的結構參數滿足并決定：待變換光譜激光同時輻照在臨近間隙的兩個等腰三棱柱尖端部分時,在金屬表面激發表面等離子激子,激子輻射光譜表現出與入射激光光譜的相應調制效果。

技術領域

本申請屬于納米光子學技術領域，具體涉及一種寬光譜變換器。

背景技術

激光光譜變換技術一直是光學領域的重點發展方向。其技術思路是，借助一些光學效應或光學過程以作用待變換光譜，實現光譜強度、頻段、譜寬等參數的調制。縱觀激光技術發展歷程，最為常用的光學過程是基于光學晶體中非線性光學效應的合頻、差頻過程。除了可用光學晶體種類極為有限這個限制因素之外，光學晶體中折射率色散特性也使得相位匹配成為該類光譜變換技術的固有技術難題。而當待變換光譜較寬時，傳統的基于光學晶體非線性光學效應的光譜變換技術更顯得無能為力。

在寬光譜變換技術領域，目前常采用的空芯充氣光纖譜變換技術。該技術利用的是待變換激光與光纖中氣體的非線性作用(主要是自相位調制效應)，從而實現對激光光譜的變換。但該技術的缺點是，系統龐大、技術調節復雜。在一些對小型化、緊湊型具有苛刻要求的應用環境，該技術并不適用。

實用新型內容

本實用新型提出了一種寬光譜變換器，能夠適用于結構簡明，能夠廣泛適于于各種應用環境。

本實用新型的基本原理為：該寬光譜變換器結構包括兩個完全相同的納米量級等腰三棱柱,中間形成間隙區。當待變換光譜激光同時輻照在臨近間隙區的兩三棱柱尖端部分時,可在金屬表面激發表面等離子激子,根據材料特性和結構特征不同,激子輻射光譜會表現出與入射激光光譜的相應調制效果。

本實用新型的技術方案如下：

該寬光譜變換器，包括兩個完全相同的等腰三棱柱,尺寸為納米量級，等腰三棱柱的表面為金屬材料，兩個等腰三棱柱的尖端正對并保持間隙，尖端處的對等棱邊組成的平面作為兩個等腰三棱柱的對稱面，待變換光譜激光的偏振方向在所述對稱面內，且垂直于所述對等棱邊，兩個等腰三棱柱的結構參數(主要涉及表面材料特性和結構尺寸特征)滿足并決定：待變換光譜激光同時輻照在臨近間隙的兩個等腰三棱柱尖端部分時,在金屬表面激發表面等離子激子,激子輻射光譜表現出與入射激光光譜的相應調制效果。

基于以上方案，本實用新型還進一步作了如下優化：

等腰三棱柱為金屬一體件。等腰三棱柱本體也可以是其他材料，但其表面必須為特定金屬材料，且金屬材料厚度必須能夠保證產生金屬表面等離子體。

等腰三棱柱的表面材料為金或銀。如果等腰三棱柱為金屬一體件，即為金或銀材質的三棱柱。

兩個等腰三棱柱的尖端之間的間隙d為15～40nm。

等腰三棱柱的厚度t為30～100nm；三棱柱底面的底邊b為30～100nm、底面的高h為20～300nm。

等腰三棱柱最好為薄片型三棱柱，即t＜b，t＜h。

本實用新型的優點是：

1.本申請提出的薄片型雙金屬三棱柱納米結構，其光譜變換功能的內在物理機制是表面等離子體機制，完全不同于傳統的光學晶體中的非線性光學效應，因而沒有固有相位匹配條件的制約，技術調節簡單，易于實現小型化、緊湊型設計。

2.本申請提出的薄片型雙金屬三棱柱納米結構，其光譜變換效果取決于該納米結構材料特性和結構特征，這使得其特性設計有多個調節參數和維度，更具靈活性和調諧性。