[發明專利]金屬波導結構、基于金屬波導結構的拉曼散射調控方法

在審

• 申請號: 202110022079.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112858253A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 鄧小燕;陸炎;施磊;劉雪玉;吳煒;陶雨濛;王磊
• 申請（專利權）人: 江蘇航運職業技術學院
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01;G02B5/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 劉紅陽

1.一種金屬波導結構，其特征在于，包括導波層、耦合層和襯底層，所述耦合層為沉積于導波層上表面的上層耦合膜，所述襯底層為沉積于導波層下表面的下層金屬膜，所述導波層由玻璃板和覆于其上的包含酞菁銅分子的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜組成。

2.根據權利要求1所述的金屬波導結構，其特征在于，所述下層金屬膜為下層銀膜，所述下層銀膜的厚度大于300nm。

3.根據權利要求1所述的金屬波導結構，其特征在于，所述上層耦合膜為上層銀膜，所述上層銀膜的厚度為30nm。

4.根據權利要求1所述的金屬波導結構，其特征在于，所述玻璃板的厚度為0.17mm-2mm，所述聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的厚度為7μm-23μm。

5.一種如權利要求1-4中任一項所述的金屬波導結構的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將含有酞菁銅的三氯甲烷(CHCl₃)溶液滴在BK7玻璃板(10×10×1mm³)的中心位置，待室溫下晾干形成一個藍色圓斑，制成導波層；

(2)上層銀膜和下層銀膜采用磁控濺射和真空蒸發方式沉積在導波層的兩側，制成金屬波導結構。

6.根據權利要求5所述的金屬波導結構的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，濺射條件為：真空度：2×10^-4Pa、氬氣流量：40、啟輝電壓：240V、濺射時間：～25s；

蒸鍍條件為：真空度：8×10^-4Pa、蒸發源電壓：100-120V、蒸鍍時間：3min。

7.一種基于金屬波導結構的拉曼散射調控方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、計算金屬波導結構在TE和TM偏振激發下的ATR光譜；

步驟二、通過改變玻璃板的厚度來改變導模在波導中的能量分布；

步驟三、計算導模在不同厚度聚甲基丙烯酸甲酯薄膜中的電場分布與作用長度。

8.根據權利要求7所述的基于金屬波導結構的拉曼散射調控方法，其特征在于，步驟一中，入射光波長為785nm，其余材料的介電常數如下：ε_Ag＝-26+1.5i，ε_PMMA＝2.21，ε_Glass＝2.28。

9.根據權利要求7所述的基于金屬波導結構的拉曼散射調控方法，其特征在于，步驟二中，玻璃板的厚度分布為：0.17mm、0.50mm、1.00mm、1.50mm和2.00mm。

10.根據權利要求7所述的基于金屬波導結構的拉曼散射調控方法，其特征在于，步驟二中，能量分布的計算方法如下：

電磁波的時間平均的功率流表示為：

定義耦合層、導波層、襯底層的下標分別是1，2，3，方程中的下標i的取值為1，2，3；

將導模的本征方程代入到方程(1)中，計算出耦合層和導波層中的功率因子τ_cover和τ_core：

其中，k₀＝2π/λ，傳播常數β＝k₀sinθ。