[发明专利]一种类表面等离子体复合型狭缝波导及其应用

权利要求书

1.一种类表面等离子体复合型狭缝波导，其特征在于：

复合型波导工作在低频，波导的单元结构尺寸与狭缝中传播的类表面等离子体行波的有效波长可比；这里的可比是指，波导的单元结构尺寸P不小于在其中传播的类表面等离子体行波的有效波长λ_sspp，即P≥λ_sspp；在微波波段，波导单元结构的尺寸为毫米量级；所述复合型狭缝波导的单元结构包含两个在单一尺度上具有周期性的类表面等离子体狭缝波导A和B；

复合型波导为超薄型贴片结构，工作在微波波段其厚度为小于1毫米；

复合型波导的单元结构包含两种不同的材料，狭缝区域(2)及微矩形槽区域(1)的材料为介电材料，除去狭缝区域及微矩形槽区域，其余区域为在微波频段是完美电导体的金属材料，为金属材料区域，狭缝区域(2)及微矩形槽区域(1)成十字架结构设置，狭缝区域(2)及微矩形槽区域(1)为连通设置，金属材料区域(3)设置在狭缝区域(2)及微矩形槽区域(1)外围；

波导A和B都包含n_p个基本单元结构；n_p为大于等于2的整数；

波导A和B至少有一种几何参数不同。

2.根据权利要求1所述的一种类表面等离子体复合型狭缝波导，其特征在于：

波导A和B都为侧壁具有周期性人工微结构的类表面等离子体狭缝波导；

波导A和B的基本单元结构的尺寸d及微矩形槽的宽度a都远小于工作频段的真空中的微波波长λ₀，即满足2πa/λ₀＜2πd/λ₀＜＜1。

3.根据权利要求2所述的一种类表面等离子体复合型狭缝波导，其特征在于：所述几何参数为基本单元结构的尺寸d及微矩形槽的宽度a或微矩形槽的深度h。

4.根据权利要求2所述的一种类表面等离子体复合型狭缝波导，其特征在于：子狭缝波导A和B中的类表面等离子体行波存在对称型及反对称型类表面等离子体波模式。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的一种类表面等离子体复合型狭缝波导的应用，其特征在于：

对称型的类表面等离子体波的色散可以由小狭缝近似给出：

β2=k02+2adgk0tan(k0h)]]>

其中k₀是光波在自由空间的波矢，β是其中类表面等离子体波的传播常数，g为狭缝的宽度，h为微矩形槽的深度；

复合型狭缝波导的色散关系可由布洛赫定理给出:

cos(qP)=cos(β1d1)cos(β2d2)-12(β1β2+β2β1)sin(β1d1)sin(β2d2)]]>

其中q为复合型狭缝波导的布洛赫波矢，d₁和d₂分别为子狭缝波导A和B的长度，β₁和β₂为A及B波导内模式的有效传播常数；

在复合型狭缝波导中引入几何结构型缺陷产生缺陷态模式。

6.根据权利要求5所述的一种类表面等离子体复合型狭缝波导的应用，其特征在于：串联具有不同几何参数的子狭缝波导A和B实现其中类表面等离子波有效折射率的周期性调控。