[发明专利]基于金属表面等离子激元的微型阵列滤光片

说明书

技术领域

本发明涉及滤光器件，尤其涉及一种基于金属表面等离子激元的微型阵列滤光片。

背景技术

滤光片的功能主要为光学滤波器，可以在工作波段内过滤特定波长光源，截至其他波长的入射光。传统的滤光片主要结构为镜片之一侧镀上多层高低反射率材料相间的介质层来达到滤光的效果。这样的传统结构只能实现最基本的滤波功能，应用范围比较单一。

表面等离子体简单的来说是局域在导体(一般是金属)界面上自由电子与入射光子的倐逝波，通过合适的结构装置可以实现其耦合激发，亚波长是指在参考波长一半以内的尺寸。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于金属表面等离子激元的微型阵列滤光片。

基于金属表面等离子激元的微型阵列滤光片是在光学基板上设有多个阵列单元，每个阵列单元中间设有一个亚波长细缝，亚波长细缝两侧间隔设有多个入射面或出射面或入射面和出射面对称分布的线性栅格凹槽，线性栅格凹槽的间距与线性栅格凹槽的宽度相同。

所述的线性栅格凹槽为4-10个。线性栅格凹槽优选为5个。光学基板为银、金、铜或铝。光学基板优选为银。入射面线性栅格凹槽的宽度D′₁＝225±5nm时，为蓝光滤光片，线性栅格凹槽的宽度D′₂＝250±5nm，为绿光滤光片，线性栅格凹槽的宽度D′₃＝302.5±5nm，为红光滤光片。

本发明将单元结构放大或缩小一个因子，相应的工作波长也随之放大或缩小相同的因子，而又保证透射增强的性能指标不变。利用线性亚波长细缝与线性光栅结合结构实现了基于面积归一化透射增强的滤光，适用于垂直入射和倾斜入射两种情况。而光束集束器件也适用于一般平行光及高斯光束，都具有结构简单，易集成化，材料选择范围广，工艺流程简单等，耐高温等优点，可与LED、光敏探测、光学成像传感器等结合，在光学刻蚀、高密度数据存储、近场光学、空间探测、以及医疗诊断中有广泛的应用前景。适用于微波、红外和可见光波段。

附图说明

图1是基于金属表面等离子激元的微型阵列滤光片结构示意图；

图2是本发明的阵列单元结构剖面图；

图3是本发明的阵列单元结构示意图；其中2是基底材料即银膜，3是亚波长的线性细缝，4是在亚波长线性细缝两侧的光栅结构；

图4是基于红绿蓝三色入射波长的透射增强透射率曲线示意图；

图5是基于出射面光束集束的结构单元，其中出射面两侧光栅周期不相同。

具体实施方式

如图1所示，基于金属表面等离子激元的微型阵列滤光片是在光学基板1上设有多个阵列单元，每个阵列单元中间设有一个亚波长细缝2，亚波长细缝2两侧间隔设有多个入射面或出射面或入射面和出射面对称分布的线性栅格凹槽3，线性栅格凹槽的间距与线性栅格凹槽的宽度相同。

所述的线性栅格凹槽3为4-10个。线性栅格凹槽3优选为5个。光学基板为银、金、铜或铝。光学基板优选为银。入射面线性栅格凹槽3的宽度D′₁＝225±5nm时，为蓝光滤光片，线性栅格凹槽3的宽度D′₂＝250±5nm，为绿光滤光片，线性栅格凹槽3的宽度D′₃＝302.5±5nm，为红光滤光片。

本发明利用聚焦离子束(Focused Ion Beam)或者电子束刻蚀的薄膜制备工艺，在提高器件的集成度的同时，其阵列结构又能获得很好的多个参考波段对波长或角度的滤波效果，最重要的是基于透射孔面积归一化的增强作用，这种增强作用一般为2-5倍，甚至可至10倍。在此基础上，在结构单元的出射面加栅格凹槽结构，可构成对出射光的光束集束器件。

实施例1.P偏振光垂直入射下的基于面积归一化透射增强的微型阵列滤光片