[发明专利]一种纳米缝隙金属聚焦透镜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属膜上加工狭缝或者环形缝的聚焦装置的技术领域，特别涉及一种纳米缝隙金属聚焦透镜的制备方法，该纳米缝隙金属聚焦透镜具体为纳米狭缝介质沉积调制相位的纳米金属聚焦透镜。

背景技术

近年来，基于表面等离子体位相调制的金属结构纳光子器件设计引起人们的极大关注。通过表面等离子体在金属狭缝的反对称色散特性，表面等离子体在金属狭缝的传播常数由缝隙宽度和缝隙材料的介电常数决定。现有金属结构纳光子器件设计的位相调制都是通过调节金属膜上狭缝宽度，从而实现亚波长尺度下的位相调制。然而，改变金属缝隙宽度调节位相的能力非常有限。为了实现周期范围（0到2π）范围内的位相变化，通常要求金属狭缝的宽度小于20纳米，金属膜厚度大于200纳米。现有纳米加工技术手段加工高深宽比（>10：1）的金属狭缝具有非常大的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，利用表面等离子体的传播特性提出一种纳米缝隙金属聚焦透镜及制备方法，方便用于光路系统集成的包含纳米级缝隙的金属透镜。

本发明解决其技术所采用的技术方案：一种纳米缝隙金属聚焦透镜的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤（1）、选择入射光的工作波长λ，根据其波长选择可以透光的基底材料；

步骤（2）、在基底表面蒸镀厚度为d的金属膜，入射光垂直于金属膜上表面入射；

步骤（3）、取垂直穿过金属膜的中心为中轴，假设中轴与金属膜上表面相交位置为坐标原点，在金属膜上表面取过原点的某方向为x轴方向，确定x轴正方向，利用纳米加工技术在金属膜上加工宽度w的多组狭缝或者多组同心环形缝；

步骤（4）、对于预定焦点位置f的光聚焦，利用聚焦离子束在狭缝或者环形缝内引导沉积满足等光程要求的不同介质厚度，加工出纳米缝隙金属聚焦透镜。

步骤（4）中的不同介质厚度数据可以通过下述步骤得到。

步骤①、通过公式（1）、（2）、（3）和（4）计算，可以得到光波金属膜上狭缝或者环形缝的沉积介质和空气区域中的位相延迟Δφ_die和Δφ_air：

tanh(βdie2-k02ϵdw/2)=-ϵdβdie2-k02ϵmϵmβdie2-k02ϵd---(1)]]>