[發(fā)明專利]一種表面等離激元編碼單元及表面等離激元編碼芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811277032.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN109473125B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜樂(lè)娜;董建杰;劉前
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家納米科學(xué)中心
• 主分類號(hào): G11B7/0065
• 分類號(hào): G11B7/0065;G11B7/007;H03M7/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種表面等離激元編碼單元，其特征在于，包括：透明襯底和設(shè)置于所述透明襯底一側(cè)的金屬層；

所述金屬層包括至少兩組編碼組件；

每個(gè)所述編碼組件包括編碼信號(hào)產(chǎn)生元件，所述編碼信號(hào)產(chǎn)生元件包括延伸方向相同的第一狹縫和第二狹縫；沿垂直于所述第一狹縫的延伸方向，所述第一狹縫的尺寸大于所述第二狹縫的尺寸；所述第一狹縫以及所述第二狹縫貫穿所述金屬層；

沿垂直于所述第一狹縫的延伸方向，每個(gè)所述編碼組件還包括位于所述編碼信號(hào)產(chǎn)生元件的兩側(cè)的第一編碼信號(hào)接收元件和第二編碼信號(hào)接收元件；

每個(gè)所述第一編碼信號(hào)接收元件以及每個(gè)所述第二編碼信號(hào)接收元件均包括一組光柵結(jié)構(gòu)，每組所述光柵結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)凹槽；所述凹槽的延伸方向與所述第一狹縫的延伸方向之間的夾角不等于90°，且所述凹槽的深度小于所述金屬層的厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，沿垂直于所述第一狹縫的延伸方向，同一所述編碼組件中的所述編碼信號(hào)產(chǎn)生元件、所述第一編碼信號(hào)接收元件和所述第二編碼信號(hào)接收元件的幾何中心位于同一條直線上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，所述金屬層包括兩組編碼組件，分別為第一編碼組件和第二編碼組件；

沿所述第一狹縫的延伸方向，所述第一編碼組件的所述第一狹縫的幾何中心與所述第二編碼組件的所述第二狹縫的幾何中心對(duì)齊以及所述第一編碼組件的所述第二狹縫的幾何中心與所述第二編碼組件的所述第一狹縫的幾何中心對(duì)齊；

沿所述第一狹縫的延伸方向，所述第一編碼組件的所述第一編碼信號(hào)接收元件的幾何中心與所述第二編碼組件的所述第一編碼信號(hào)接收元件的幾何中心對(duì)齊以及所述第一編碼組件的所述第二編碼信號(hào)接收元件的幾何中心與所述第二編碼組件的所述第二編碼信號(hào)接收元件的幾何中心對(duì)齊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，垂直于所述第一狹縫的延伸方向，所述第一狹縫的中心與所述第二狹縫的中心之間的距離滿足：

其中，d是所述第一狹縫的中心與所述第二狹縫的中心之間的距離；m和j是非負(fù)整數(shù)；k_spp是等離激元在所述金屬層的表面?zhèn)鞑サ牟ㄊ福襨₀是入射光在真空中對(duì)應(yīng)的波矢，λ₀是入射光在真空中的波長(zhǎng)，ε_m是所述金屬層的介電常數(shù)，ε_d是空氣的介電常數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，每組所述光柵結(jié)構(gòu)的所述凹槽的延伸方向均平行于所述第一狹縫的延伸方向。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，所述光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期d_g滿足：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，沿垂直于所述第一狹縫的延伸方向，所述第一狹縫以及所述第二狹縫的寬度均小于入射光波長(zhǎng)的1/2。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，沿垂直于所述第一狹縫的延伸方向，所述第一狹縫和所述第二狹縫的寬度均大于或等于50nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，沿所述第一狹縫的延伸方向，所述第一狹縫和所述第二狹縫的長(zhǎng)度相同，且所述第一狹縫的長(zhǎng)度和所述第二狹縫的長(zhǎng)度均大于或等于0.5μm，且小于或等于10μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，所述透明襯底的材料為二氧化硅、氧化鋁或氟化鎂。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元編碼單元，其特征在于，所述金屬層的材料為金、銀或鋁。