[发明专利]一种增强石墨烯古斯汉欣效应的布洛赫表面激元光学器件

权利要求书

1.一种增强石墨烯古斯汉欣效应的布洛赫表面激元光学器件，其特征在于，包括包覆层、多层膜结构元件和夹在包覆层和多层膜结构元件之间的缺陷层；所述多层膜结构元件包括透明电介质基底与多层介质材料层，其中多层介质材料层由高折射率介质材料层与低折射率介质材料层交替叠加而成；所述缺陷层包括石墨烯层与高折射率介质截断层；

高折射率介质材料层的材料折射率高于低折射率介质材料层以及包覆层的材料折射率，低折射率介质材料层和包覆层的材料为相同材料或不同材料，低折射率介质材料层和包覆层的材料折射率的最大值与高折射率介质材料层的材料折射率的比值小于0.75；

多层膜结构元件中的第i层的厚度d_i由下式确定：

其中λ为传输光信号的波长，n_i为第i层的介质折射率，θ_i为光波在第i层的入射角，i为1至所述多层膜结构元件最大层数之间的自然数。

2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，对于入射光束的工作波长，该布洛赫表面激元光学器件在角度区间[α，β]内具有相位变化，该器件在与缺陷层相邻的包覆层和石墨烯层的交界面处发生全反射的临界角为γ，γ＜β。

3.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述光学器件通过改变包覆层材料实现对包覆层折射率的控制；或者利用热光效应、磁光效应、声光效应、电光效应、光克尔效应或弹光效应，通过改变温度、磁场、声波场、电场、光强或应力的大小，对包覆层、缺陷层以及多层膜结构中各层的折射率或厚度进行控制，从而改变光学器件产生的古斯汉欣位移的大小。

4.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述器件中高折射率介质材料采用二氧化钛、氮化硅、硫化锌、氧化铈、氧化锆中的任何一种；所述器件中低折射率介质材料采用二氧化硅、二氟化镁、冰晶石中的任何一种。

5.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述高折射率介质截断层厚度范围不大于所传输的光信号的波长的0.2倍。

6.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述高折射率介质材料层与所述高折射率介质截断层的材料折射率相同。

7.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述器件中石墨烯层与截断层相接，且石墨烯层为单层或多层石墨烯，厚度为0.34nm-1.7nm。