[發明專利]一種基于表面等離激元波導帶阻濾波器

在審

• 申請號: 201810252883.3
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN110361798A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 肖功利;楊秀華;楊宏艷;李海鷗;張法碧;傅濤;孫堂友
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;G02B6/122
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明為一種基于表面等離子激元波導帶阻濾波器，主要由金屬膜、波導管、諧振腔組成；波導管呈長條形的矩形孔，諧振腔呈方形U字形，即由一個水平方向延伸孔和兩個垂直方向延伸孔組成。水平方向延伸孔與兩個垂直方向延伸孔相接，兩個垂直方向延伸孔的形狀和尺寸完全相同，水平方向延伸孔與兩個垂直方向延伸孔均為長條狀的矩形孔，該矩形孔為規則的矩形。該濾波器具有結構簡單、封裝尺寸小、多模式、透射率高、通帶平滑、阻帶較窄、可調節性以及良好的品質因數。可以通過改變結構參數可以調節阻帶帶寬。結果表明，其阻帶透射比可低至于0.01，通帶最大透射比高達0.98，且頂部分布平滑。該濾波器在微納光學集成器件具有著良好的應用前景。

技術領域

本發明關于微納光學技術領域，具體涉及一種基于表面等離子激元波導帶阻濾波器。

背景技術

表面等離子體激元(Surface Plasmon Polartions,SPPs)是沿金屬-介質交界面上傳播的一種特殊電磁表面波。是局域在金屬表面的一種由自由電子和光子相互作用形成的混合激發態。在這種相互作用中，光波照射下的自由電子與其共振頻率相同時發生了集體振蕩，這種表面電荷振蕩與光波電磁場之間的相互作用就構成了具有獨特性質的SPPs。表面等離子體激元SPPs器件是當今世界研究熱點和發展方向。

隨著科技的發展，信息技術深刻影響了人類的生活方式，與此同時，人們對于高速信息傳輸及處理有了更高的要求，并且期望科研人員能夠找到體積小、高精度、高速率的新一代光電子器件。伴隨著納米科技的進步，許多表面等離子體光學器件不斷向前推進，在各個領域發揮著越來越重要的作用。而濾波器在光學集成器件中就扮演著重要角色之一。

濾波器作為一種對信號有處理作用的器件，也作為一種消除干擾的載體，在醫療、軍事、通信等領域有著廣泛的應用。但由于傳統的濾波器在封裝大小、處理速度等方面受到了制約，不能很好的適應光電子領域發展。而表面等離激元光學濾波器具有封裝尺寸小、功耗低、易集成等方面優點，引起了越來越多的人關注和研究。

近年來，表面等離子體波導濾波器被提出并加以研究。例如，有人設計了方形環腔、方形環橫腔、矩形環腔等結構的帶阻濾波器，其都從不同的角度對透射率、多模式、可調節等方面進行了分析研究。雖然這些結構具有體積小、可調節、阻帶模式多等優點，但還存在阻帶的透射率略高、通帶的透射率略低，曲線不夠平滑和品質因數較低等不足之處。為了克服上述的不足和獲得良好的濾波器特性，本實用新型提出一種基于表面等離子激元波導帶阻濾波器。

發明內容

本發明的目的是設計一種表面等離子激元帶阻濾波器。在原始的表面等離子激元濾波器的基礎上，對金屬膜上的結構進一步的改進，通過改變諧振腔的高度、寬度和位置等參數，可以發現此結構能夠有效的調節帶阻濾波器透射率、帶寬、共振模式等性能。

本發明具體設計了一種表面等離子激元帶阻濾波器，此濾波器主要由金屬膜、諧振腔與波導管構成。諧振腔與波導管均嵌套在金屬膜面內，波導管呈長條狀的矩形結構，諧振腔呈方形U字形結構，其內部所填充介質均為空氣。諧振腔水平方向延伸孔平行于波導管，諧振腔垂直方向兩個延伸孔是關于水平方向延伸孔垂直方向中線對稱，并且諧振腔垂直方向兩個延伸孔的高度和寬度相等。平面光從波導管的左側平行向右入射，透射光從波導管的右側出射；同時平面光也可以從波導管的右側平行向左入射，透射光從波導管的左側出射。

所述金屬膜的厚度可以任意符合等離激元濾波器工作條件的厚度。

所述介質材料可以任意符合等離激元濾波器工作條件的材料，為了獲得濾波器的最佳特性，使用空氣作為介質材料。

所述金屬膜材料為金、銀中的任意一種，其最佳的材料為金。

所述金屬膜長度為2400nm，寬度為2000nm。