[發(fā)明專(zhuān)利]透射型紫外SP定向傳輸結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010083895.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111257977B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石建平;陳聰;翁朝倉(cāng);席建新;陳盼盼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B5/00
• 分類(lèi)號(hào): G02B5/00;G02B27/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 鐘雪

本發(fā)明公開(kāi)一種透射型紫外SP定向傳輸結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法，該結(jié)構(gòu)包括：襯底，設(shè)于襯底上表面的金屬薄膜，在金屬薄膜上設(shè)有納米狹縫，在納米狹縫的一側(cè)設(shè)有金屬凹槽；納米狹縫的寬度W_s為入射紫外光波的SP半波長(zhǎng)λ_sp，即Ws＝1/2λ_sp，納米狹縫的深度D_s與金屬薄膜的厚度相等，金屬凹槽的深度D_g為10?70nm，凹槽寬度W_g范圍為25?205nm；在紫外SP向金屬凹槽背離側(cè)傳輸時(shí)，金屬凹槽的寬度W_g取1/4λ_sp的奇數(shù)倍；在紫外SP向金屬凹槽所在側(cè)傳輸時(shí)，金屬凹槽寬度W_g取1/4λ_sp的偶數(shù)倍。利用納米狹縫和凹槽設(shè)計(jì)的透射型紫外SP定向傳輸結(jié)構(gòu)，提出了SP傳輸左向/右向調(diào)控的方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紫外SP傳輸技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種透射型紫外SP定向傳輸結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的表面等離激元(Surface Plasmon，SP)光子學(xué)研究多涉及可見(jiàn)光或者紅外波段。近年來(lái)隨著研究的不斷深入，越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始關(guān)注將SP技術(shù)拓展到紫外波段，比如紫外表面增強(qiáng)拉曼散射光譜、紫外高效LED、紫外SP納米光刻等。由于紫外SP激發(fā)效率一直較低，并且傳輸損耗又大，阻礙了紫外SP技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種透射型紫外SP定向傳輸結(jié)構(gòu)，旨在提高紫外SP的激發(fā)強(qiáng)度及傳輸方向的可控性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一種透射型紫外SP定向傳輸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，所述方法具體包括如下步驟：

S1、基于入射紫外光的波長(zhǎng)λ₀計(jì)算SP波長(zhǎng)λ_sp；

S2、基于SP波長(zhǎng)λ_sp確定納米狹縫的寬度W_s，即W_s＝λ_sp/2，將納米狹縫的深度設(shè)置為金屬薄膜的厚度；

S3、基于定向傳輸方向確定金屬凹槽的寬度，當(dāng)需要紫外SP向金屬凹槽背離側(cè)的金屬薄膜表面?zhèn)鬏敃r(shí)，金屬凹槽的寬度W_g為λ_sp/4的奇數(shù)倍，當(dāng)需要紫外SP向金屬凹槽所在側(cè)的金屬薄膜表面?zhèn)鬏敃r(shí)，金屬凹槽寬度W_g為λ_sp/4的偶數(shù)倍；

S4、獲取不同腔長(zhǎng)L_FP及不同金屬凹槽深度D_g對(duì)應(yīng)的消光比數(shù)值，獲取消光比數(shù)值最大的腔長(zhǎng)L_FP及金屬凹槽深度D_g，即為最佳腔長(zhǎng)及最佳凹槽深度，基于最佳腔長(zhǎng)確定金屬凹槽的寬度W_g；

腔長(zhǎng)L_FP等于納米狹縫的寬度W_s與金屬凹槽的寬度W_g之和，通過(guò)調(diào)整金屬凹槽的寬度W_g來(lái)調(diào)整腔長(zhǎng)L_FP。

進(jìn)一步的，在步驟S4之后還包括：

S5、當(dāng)需要紫外SP向金屬凹槽所在側(cè)傳輸時(shí)，則在金屬凹槽背離側(cè)的金屬薄膜上設(shè)置Bragg光柵，當(dāng)需要紫外SP向金屬凹槽背離側(cè)傳輸時(shí)，則金屬凹槽所在側(cè)的金屬薄膜上設(shè)置Bragg光柵；

Bragg光柵周期Λ＝λ_B/2·n_eff，n_eff為Bragg光柵結(jié)構(gòu)的有效折射率，Bragg光柵的占空比為(Λ-W_s)/W_s，Bragg光柵的深度與金屬凹槽的深度D_g相同。

進(jìn)一步的，所述金屬薄膜的材料為Al。

進(jìn)一步的，所述金屬薄膜層的厚度小于入射波的波長(zhǎng)λ₀。