[发明专利]一种超材料谐振装置

权利要求书

1.一种超材料谐振装置，其特征在于，包括：

平板波导，所述平板波导包括第一介质层、第二介质层以及位于所述第一介质层和第二介质层之间的第三介质层，其中，所述第一介质层和第二介质层的折射率均小于所述第三介质层的折射率；

位于所述平板波导表面的多个沿第一方向延伸的类光栅结构，所述类光栅结构由位于所述平板波导表面的超材料谐振单元构成；

其中，所述谐振单元至少包括一个金属谐振结构，且所述金属谐振结构的厚度大于集肤深度。

2.根据权利要求1所述的超材料谐振装置，其特征在于，所述超材料谐振装置谐振波长满足：

光栅一级衍射条件：p(sinθ₁±sini)＝λ/n₁；

平板波导相位匹配条件：

其中，p为所述谐振单元的周期长度，即所述谐振单元沿第二方向的长度，所述第二方向垂直于所述第一方向；i和θ₁分别为入射电磁波的入射角和被类光栅衍射后的衍射角；λ为入射电磁波在真空中的波长，n₁,n,n₂分别为平板波导中第一介质层、第三介质层和第二介质层的折射率；d为第三介质层的厚度；θ为平板波导的导模角；φ_s为第三介质层与第一介质层界面上全反射相移；φ_c为第三介质层和第二介质层界面上全反射相移；N为导模阶数，为不小于零的整数。

3.根据权利要求2所述的超材料谐振装置，其特征在于，所述谐振单元包括多个金属谐振结构，所述多个金属谐振结构至少包括第一金属谐振结构和第二金属谐振结构，且同一谐振单元中相邻金属谐振结构之间的距离h为p/m；其中，m为所述谐振单元沿第二方向包括的金属谐振结构的数量，所述相邻金属谐振结构之间的距离为相邻金属谐振结构中心之间沿第二方向投影 的距离。

4.根据权利要求2所述的超材料谐振装置，其特征在于，所述谐振单元包括多个金属谐振结构，所述多个金属谐振结构至少包括第一金属谐振结构和第二金属谐振结构，且同一谐振单元中相邻金属谐振结构的之间的距离h为p/m±△h；其中，m为所述谐振单元沿第二方向包括的金属谐振结构的数量，所述相邻金属谐振结构之间的距离为相邻金属谐振结构中心之间沿第二方向投影的距离。

5.根据权利要求4所述的超材料谐振装置，其特征在于，△h的取值范围为【-0.20h-0.20h】。

6.根据权利要求1-5任一项所述的超材料谐振装置，其特征在于，所述谐振单元包括多个金属谐振结构，所述多个金属谐振结构至少包括第一金属谐振结构和第二金属谐振结构，且所述第一金属谐振结构至少具有一个第一开口，所述第二金属谐振结构至少具有一个第二开口。

7.根据权利要求6所述的超材料谐振装置，其特征在于，所述第一金属谐振结构上第一开口所在的边与第二方向之间的第一夹角的取值范围为(0°，90°)；所述第二金属谐振结构上第二开口所在的边与第二方向之间的第二夹角的取值范围为(0°，90°)；

其中，所述第二方向垂直于所述第一方向。

8.根据权利要求7所述的超材料谐振装置，其特征在于，所述第一夹角的取值范围为(0°，20°)；所述第二夹角的取值范围为(0°，20°)。

9.根据权利要求3-5或7-8任一项所述的超材料谐振装置，其特征在于，所述第一金属谐振结构和第二金属谐振结构的形状相同或不同。

10.根据权利要求3-5或7-8任一项所述的超材料谐振装置，其特征在于，所述第一金属谐振结构和第二金属谐振结构的尺寸相同或不同。

11.根据权利要求1-5或7-8任一项所述的超材料谐振装置，其特征在于， 所述第一介质层为空气层或半导体材料层或介质材料层或聚合物材料层；所述第二介质层为空气层或半导体材料层或介质材料层或聚合物材料层；所述第三介质层为半导体材料层、介质材料层或聚合物材料层。