[实用新型]等离激元波导传输控制装置

说明书

本实用新型涉及亚波长光子学技术领域，尤其涉及一种等离激元波导传输控制装置，由自上而下的金属天线、石墨烯和衬底复合而成，其中衬底为用于支撑石墨烯的GaF₂，所述石墨烯为机械剥离的单层石墨烯，所述金属天线采取贵金属金，其截面为正方形。石墨烯作为新型材料，环保且来源丰富，有可能实现廉价大规模生产，从而有效降低成本。

技术领域

本实用新型涉及亚波长光子学技术领域，尤其涉及一种等离激元波导传输控制装置。

背景技术

磁光(Liu F,Qian C and Chong Y D.Optics Express,2015,23(3):2383.)、非线性耦合(Constant T J,Hornett S M,Chang D E,et al.All-optical generation ofsurface plasmons in graphene.Nature Physics,2015,12(2):1～7.)以及超表面(ZhuB,Ren G,Gao Y,et al.Graphene circular polarization analyzer based onunidirectional excitation of plasmons.Optics Express,2015,23(25):32420.)被研究者发现可以用于定向地激发传播的石墨烯表面等离激元，然而，由于这些配置需要考虑额外的磁场激励、脉冲激光或者结构的复杂性严重的降低了其激发效率。也有研究表明通过用圆偏振光照射放置于石墨烯上的纳米天线，也可以实现单方向传播的石墨烯等离激元的激发与控制，然而常用的激发石墨烯等离激元的入射光分布在中红外波段，而中红外波段的圆偏振光很难获得，并且此机制还存在着争议。这大大限制了方向性传播等离激元朝着具体应用实施的发展。因此设计一种简单的结构，以期望在该配置中可以利用线偏振光有效激发并调控单方向传播石墨烯等离激元，是非常有意义的。

实用新型内容

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种等离激元波导传输控制装置，其特征在于：由自上而下的金属天线、石墨烯和衬底复合而成，其中衬底为用于支撑石墨烯的GaF₂，所述石墨烯为机械剥离的单层石墨烯，所述金属天线采取贵金属金，其截面为正方形。

优选地，所述金属天线为贵金属。

优选地，所述金属天线的尺寸在微米量级。

本实用新型的有益效果是:1.石墨烯作为新型材料，环保且来源丰富，有可能实现廉价大规模生产，从而有效降低成本。2.石墨烯等离激元具有高度主动可调控性，利用石墨烯的电场效应，通过静电掺杂的方式，可以实现对石墨烯的有效调控。3.石墨烯等离激元具有更强的空间局域性和场增强效应，可以传播超过其本身波长100倍的距离，这非常有利于集成光子学中基于石墨烯等离激元的低损耗长程传输的纳米光子学器件的实现。4.本实用新型配置简单，易于加工和调控，利用金属天线的局域场增强效应可以提高石墨烯等离激元的激发效率，从而为应用于纳米光电子器件设计和集成提供理想的亚波长微纳光学器件。

附图说明

图1a是本实用新型复合结构示意图；

图1b是本实用新型的侧视图；

图2是本实用新型实施例在特定条件下的电场分布图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。如图1a所示，一种等离激元波导传输控制装置，从上至下依次是金属天线1，石墨烯2和衬底3复合而成。金属天线可以是金、银等贵金属或其他半导体，其截面可为矩形，尺寸在微米量级。为降低损耗，石墨烯为机械剥离的单层石墨烯。衬底可为支撑石墨烯常用的GaF₂或其他具有较小介电常数的材料以保证较好的石墨烯等离激元方向性激发和控制。