[发明专利]一种产生不同气体温度等离子体光子晶体的装置

说明书

本发明提供了一种产生不同气体温度等离子体光子晶体的装置。所述装置包括真空反应室、水电极和等离子体发生电源。在真空反应室内设置有两个水电极，所述水电极内设置有铜制圆环；等离子体发生电源通过铜制圆环与水电极电连接；在两个水电极之间设置有特制的固体边框，所述边框由10*10—20*20的直径为1mm的孔隙均匀排列而成，优选16*16，相邻两个孔隙的间隔为1mm。采用本发明可以产生不同气体温度的等离子体光子晶体。本发明首次实现了不同气体温度的等离子体光子晶体，增加了对光调制的选择方式，且这种对光的传播进行控制和调节的方法实现了对光束调制的多样化、方便化、高效化，这在工业领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及等离子体应用技术和光学技术领域，具体地说是一种产生不同气体温度等离子体光子晶体的装置。

背景技术

光子晶体又称光子禁带材料，是将两种不同介电常数的介质材料在空间按一定周期（尺寸在光波长量级）排列所形成的一种人造“晶体”结构。光子晶体的介电常数是空间的周期函数，若介电系数对光子的周期性调制足够强，在光子晶体中传播的光子能量也会有能带结构，带与带之间会出现光子“禁带”，频率落在禁带中的光子不能在晶体中传播。光子禁带的位置和形状取决于光子晶体中介质材料的折射率配比以及不同介电系数材料的空间比和“晶格”结构等。目前常规的光子晶体，一旦制作完成后，其光子禁带位置也就确定，即可选择的光波段已经确定，如果想改变禁带位置，需要重新制作晶体，很难实现对电磁波的可调性控制。

作为一种新型的光子晶体，等离子体光子晶体相比于传统光子晶体的最大特点是其结构具有时空可调性，进而使其相应的光子带隙（Band gap）可调。人们可以通过调节等离子体光子晶体的晶格常数、介电常数、晶格对称性及时间周期等，改变其能带位置和宽度，进而使频率落入该带隙的光禁止传播，实现对光频率的选择和光传播的控制。基于以上特性，近年来等离子体光子晶体在滤波器、等离子体天线、光开关以及等离子体隐身等众多电磁波控制领域具有广泛的应用，受到人们的广泛关注。但作为一个典型的非线性现象，等离子体光子晶体对实验条件非常敏感。控制参数（气体成分、气体压力、施加电压和频率、电极几何形状和尺寸等）稍有改变，将会演变出不同的等离子体光子晶体。也就是说，等离子体光子晶体的不稳定性不利于未来的应用。

目前，常规等离子体光子晶体由等离子体斑图及气体交替排列构成。在先专利ZL200610102333.0中实现了由粗细等离子体通道及气体（即未放电区域处的气体）自组织形成的等离子体光子晶体；在先专利ZL201010523218.7中实现了由等离子体柱、等离子体片及气体（对应未放电区域）形成的等离子体光子晶体。然而，上述专利在形成等离子体光子晶体时放电气隙内的气体温度都相同，现有技术中尚未见报道产生不同气体温度的等离子体光子晶体。

发明内容

本发明的目的就是提供一种产生不同气体温度等离子体光子晶体的装置，以填补现有技术中尚未有产生不同气体温度等离子体光子晶体的这一技术空白。

本发明的目的是这样实现的：一种产生不同气体温度等离子体光子晶体的装置，包括真空反应室、设置在所述真空反应室内的两个水电极以及与所述水电极电连接的等离子体发生电源；在两个所述水电极之间设置有固体边框，所述固体边框所在平面与两个所述水电极的轴心线垂直；在所述固体边框的内部区域均匀排布有若干直径均为1mm的圆形通孔，相邻两个通孔之间的间距为1mm；所有通孔构成正方形的矩阵式排列结构。

优选的，在所述固体边框的内部区域均匀排布有10*10-20*20个圆形通孔。更优选的，在所述固体边框的内部区域均匀排布有16*16个圆形通孔。

优选的，所述固体边框的厚度为1mm~3mm。更优选的，所述固体边框的厚度为1mm。

优选的，所有通孔构成的区域为放电区域；所述放电区域的面积小于所述水电极的截面面积；所述固体边框的总面积大于所述水电极的截面面积。