[发明专利]一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关及使用它的级联光开关

权利要求书

1.一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关，包括透明衬底，其特征在于所述透明衬底(1)上依次叠置有金属薄膜层(2)、向列相液晶取向转换层和起偏器(7)，其中：

起偏器(7)，给予透过光以初始的极化方向；

向列相液晶取向转换层，用于接纳上述具有初始极化方向的透过光，并控制经由其透射出去的光的极化方向；

金属薄膜层(2)，其上蚀刻有单独的金属孔四聚体单元构型或由该单元经四方排列或六方排列而成的阵列拓扑构型，所述金属孔四聚体单元构型中的四孔呈D_2h群对称，具有正交的短轴和长轴；当通过向列相液晶取向转换层透射下来的光的极化方向与短轴平行时，打开光路；当通过向列相液晶取向转换层透射下来的光的极化方向相对于初始极化方向发生转变，且与长轴平行时，则激发表面等离激元法诺共振，关闭光路。

2.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关，其特征在于所述金属薄膜层(2)的厚度为20～100nm，金属孔四聚体单元构型中四孔的孔径Φ均为90～1000nm，孔间距s均为3～100nm。

3.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关，其特征在于所述向列相液晶取向转换层，包括依次叠置于金属薄膜层(2)上的下液晶取向控制透明层、向列相液晶层(4)、上液晶取向控制透明层；其中下液晶取向控制透明层的上表面设有平行间隔分布的若干沟槽(9)，而上液晶取向控制透明层的下表面则设有交叉指型电极(8)并引出电极线(6)，所述交叉指型电极(8)的叉指方向与下方沟槽(9)平行或垂直，对应的，当交叉指型电极(8)通电后，其产生的电场方向与下方沟槽(9)垂直或者平行。

4.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关，其特征在于所述下液晶取向控制透明层为聚酰亚胺薄膜层(3)、ITO或FTO，而上液晶取向控制透明层为玻璃盖片层(5)。

5.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关，其特征在于所述向列相液晶取向转换层，包括依次叠置于金属薄膜层上的下液晶取向控制透明层、向列相液晶层(4)、上液晶取向控制透明层；其中下液晶取向控制透明层的上表面设有平行间隔分布的若干沟槽(9)，而上液晶取向控制透明层的下表面也设有平行间隔分布的若干沟槽(9)，这些沟槽(9)与下液晶取向控制透明层上的沟槽(9)垂直；还包括分别连接至上、下液晶取向控制透明层上的电极线，用于施加给向列相液晶层(4)以垂直向电场。

6.根据权利要求5所述的一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关，其特征在于所述下液晶取向控制透明层为聚酰亚胺薄膜层(3)、ITO或FTO，而上液晶取向控制透明层为ITO导电膜层(10)。

7.根据权利要求3或5所述的一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关，其特征在于所述上液晶取向控制透明层的下表面旋涂一层直径为1～10微米的玻璃球作为垫衬，向列相液晶填充于所述玻璃球间隙内形成所述向列相液晶层(4)。

8.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关，其特征在于所述金属薄膜层的金属材料为Au、Ag或Al。

9.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元法诺共振的微纳光开关，其特征在于所述透明衬底的下方设有检偏器(11)。

10.一种由至少两个如权利要求1～9中任意一项所述微纳光开关串联而成的级联光开关。