[發明專利]一種表面等離激元雙焦點透鏡

有效

• 申請號: 201810184685.8
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108363127B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 王家園
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;G02B27/00
• 代理公司: 35200 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 馬應森

1.一種表面等離激元雙焦點透鏡，其特征在于設有金屬膜，在金屬膜的表面上刻蝕有矩形凹槽陣列，在矩形凹槽陣列一側設有2個亞波長尺寸的焦點，用于實現雙焦點聚焦；

所述矩形凹槽陣列的中心位置和長度由方程組(1)和(2)確定：

其中，r_F1和r_F2分別是2個亞波長尺寸的焦點3的位置坐標，r₀是直角坐標系原點的位置；m和m’取任意的整數，對于方程組(1)，當m給定，r的軌跡是一條雙曲線，因此方程描述的是雙曲線簇；對于方程組(2)，當m’給定，r的軌跡是一條圓曲線，因此方程描述的是圓曲線簇；方程組(1)的解是一系列圓和雙曲線的交點，所述交點的位置滿足如下性質：到兩個焦點的距離都是整數倍的λ，且到兩個焦點的距離之差也是整數倍的λ，每個凹槽的長度L＝|r_--r₊|和該凹槽的相位中心位置r、r_-和r₊有關，其中，r_-和r₊分別是凹槽左側邊中心和右側邊中心的坐標；當r由方程組(1)確定后，r_-和r₊由方程組(2)確定，其中，r_F是離r較遠的那個焦點的坐標，即當|r_F1-r|＞|r_F2-r|時，r_F＝r_F1；反之r_F＝r_F2；當凹槽長度滿足方程組(2)后，在單個凹槽上各部分位置激發的表面等離激元到任意一個焦點的相位差都小于π,實現相長干涉；又因為各個凹槽相位中心位置r滿足方程組(1)，所以在任意一焦點處來自各個凹槽的表面等離激元之間正好相差2π的相位，實現完全相長干涉，從而實現雙焦點聚焦。

2.如權利要求1所述一種表面等離激元雙焦點透鏡，其特征在于所述金屬膜采用金、銀、鋁中的一種。

3.如權利要求1所述一種表面等離激元雙焦點透鏡，其特征在于所述金屬膜所浸沒的環境介質材料選自空氣、玻璃、水中的至少一種。

4.如權利要求1所述一種表面等離激元雙焦點透鏡，其特征在于所述金屬膜的厚度不做限制，只需滿足在選定的波段，在金屬膜和所浸沒的環境材料界面能支持表面等離激元的傳播即可。

5.如權利要求4所述一種表面等離激元雙焦點透鏡，其特征在于所述金屬膜的厚度為幾十～幾百納米的金屬薄膜。

6.如權利要求1所述一種表面等離激元雙焦點透鏡，其特征在于所述矩形凹槽陣列被刻蝕在金屬膜表面，即在金屬表面挖去長方體空腔，所述長方體空腔的長度與表面等離激元波長在相同數量級，長方體空腔的長度為幾百納米～幾個微米之間，寬度為表面等離激元半波長，為幾百納米，深度為幾十納米。

7.如權利要求1所述一種表面等離激元雙焦點透鏡，其特征在于所述2個亞波長尺寸的焦點的距離為15μm。