[实用新型]一种等离激元波导带通滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于微纳光电子技术领域，具体涉及一种等离激元波导带通滤波器。

背景技术

表面等离激元(Surface Plasmon Polartion，SPP)是在金属-电介质表面上存在的一种特殊的电磁波模式。是在入射光的激发下金属表面的自由电子发生集体振荡所产生的。这种特殊的电磁波沿着金属表面的方向传播，并在垂直于金属表面的方向上呈指数衰减，由于其独特的表面波特性，它能够将光波约束在空间尺寸远小于其自由空间波长的区域。

光学异常透射(Extraordinary Optical Transmission，EOT)特性表现为：当光入射到具有亚波长周期孔阵列的金属薄膜时，光的透射效率得到了极大的增强，突破了传统孔径衍射理论的限制。自1998年Ebbesen等首次报道光通过金属亚波长孔阵列时具有超强透射(EOT)现象以来，其在等离子体滤波器、热辐射和生化传感等领域极具有潜在的应用价值。这引起了人们对 EOT研究的广泛关注，并由此产生了一些与表面等离子激元相关的光学器件。

研究发现通过改变孔阵列结构的周期、金膜厚度、孔的形状、金属材料、光入射角度等参数，可以有效调节透射峰的位置，以及透射率的大小。随着科技的发展，人们迫切期望能够找到一种可以携带更多数据容量，并且轻便、高速的媒介来传输信息。而滤波器因其选频特性在信息传输中扮演着重要的角色，传统的波导滤波器其尺寸大约是光电子元器件的100倍。正是由于尺寸上的不匹配，使两者很难集成于同一回路，因此制约了基于光子回路信息系统的发展。同时由于存在衍射极限，也迫切需要突破这种限制的新技术。

实用新型内容

本实用新型针对传统滤波器与光电子元器件的尺寸不匹配而难于集成在同一回路中，并限制了光子回路信息系统发展的问题，提供一种等离激元波导带通滤波器。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下方案实现的：

一种等离激元波导带通滤波器，由介质层、金属膜和2个以上的纳米狭缝单元组成；金属膜覆设在介质层的表面；每个纳米狭缝单元均呈工字形, 并由2个水平方向延伸孔和1个垂直方向延伸孔组成，垂直方向延伸孔的两端分别与水平方向延伸孔相接；2个水平方向延伸孔完全相同；所有纳米狭缝单元均贯通地开设在金属膜上，并在金属膜上呈矩阵形式规则排列。

上述方案中，水平方向延伸孔和垂直方向延伸孔均为长条形的矩形孔。

上述方案中，水平方向延伸孔的长度介于120nm～300nm之间，宽度介于 10nm～50nm之间。

上述方案中，垂直方向延伸孔的长度介于240nm～420nm之间，宽度介于 30nm～60nm之间。

上述方案中，每个纳米狭缝单元完全一致。

上述方案中，纳米狭缝单元的个数介于25～60之间。

与现有技术相比，本实用新型的优点为：

1、通过在SiO₂波导末端上镀膜，采用垂直方向延伸孔和水平方向的两相同对称矩形孔构成的单位孔阵列狭缝结构，在电介质材料层上周期均匀排列设置多个相同的单位孔阵列结构，利用该结构中长程表面等离激元(SPPs) 与局域表面等离激元(LSPs)通过纳米狭缝相互耦合作用，来增强光透射，半波长窄的等离激元波导滤波器，它具有光透射率高、体积小巧、易于集成，选频特性好的特点；

2、在制作本金属/电介质结构的等离激元波导滤波器时，可通过垂直方向延伸孔的长和宽、水平方向的两相同对称矩形孔长和宽、或其他结构参数，使制得的等离激元波导滤波器获得可选择透射峰的位置，从而改变选频范围和透射系数。

附图说明

图1为本实用新型一种等离激元波导带通滤波器的立体结构示意图。

图2为本实用新型一种等离激元波导带通滤波器的一个周期的单位孔阵列结构的二维示意图。

图3为本实用新型采用垂直方向延伸孔不同长度时的透射系数曲线图。

图4为本实用新型采用垂直方向延伸孔的不同宽度时的透射系数曲线图。

图5为本实用新型采用水平方向延伸孔不同长度时的透射系数曲线图。

图6为本实用新型采用水平方向的两相同对称矩形孔不同宽度时的透射系数曲线图。

图中标号为：1、介质层；2、金属膜；3、纳米狭缝单元；3-1、垂直方向延伸孔；3-2、水平方向延伸孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步解释说明，但不用以限制本实用新型。