圆偏光入射下高效率且耦合方向可调的表面等离激元耦合器制造技术

本发明专利技术属于表面等离激元耦合器技术领域，具体为一种圆偏光入射下耦合方向可调的表面等离激元耦合器。本发明专利技术耦合器由两个相同结构和大小的本征区域拼接在激发区域的左右两边而组成；本发明专利技术利用PB几何相位原理构造出梯度超表面作为激发区域，它对入射圆偏光总波矢的反射相位梯度,从而将入射波变为SW(表面波)；同时设计与激发SW模式相匹配的本征区域，使得激发区域形成的SW能高效的导引到本征区域形成传播SPP。基于几何相位原理的反射相位梯度的方向依赖于入射圆偏光的手性，该装置在SPP耦合方向可调，模拟耦合效率约90%，实验耦合效率约85%，SPP耦合方向的手性依赖性质得以验证。相较传统SPP耦合装置，本发明专利技术具有系统简单、效率高、方向可调等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于表面等离激元耦合器
，具体涉及一种圆偏光入射下耦合方向可调的表面等离激元耦合器。
技术介绍
我们都知道玻璃对光的折射率是1.45，金或者银对光的介电参数为负等等，这些现象起源于自然材料是由分子或原子构成的，分子和原子对外界电磁波的响应决定了这个材料的电磁性质。电磁特异介质的思想就是通过精心设计某种人工的“分子和原子”（Meta-atom），通常称之为特异介质单元，将其以某种排列形式组合成（二维或者三维）阵列，构建自然界没有的特定电磁参数，便能得到特定电磁波调制功能的“表面”或者“晶体”，从而实现异常折射、负折射等奇异光学现象。电磁特异介质大大扩展人们调制电磁波的自由度，具有广泛的应用前景。梯度电磁特异介质表面（Gradient Meta-surface）是指某个特定的电磁表面对电磁波的相位响应随着位置成梯度分布，其厚度远小于工作波长，因此可以将其视为表面结构，该相位梯度可以为入射波提供额外波矢，将入射波转化为表面波（SW）再通过与之匹配的本征结构将SW引导到本征板，此时在本征板上的本征模式称之为类表面等离激元（Spoof SPP或者SPP)，而将传播波最终转化为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆偏光入射下耦合方向可调的表面等离激元耦合器，其特征在于，分为激发区域和本征区域两个部分，由两个相同结构和大小的本征区域拼接在激发区域的左右两边而组成；其中，激发区域是由满足高效激发条件的特异介质单元即原胞沿轴方向轴方向二维延拓得到；其中，沿轴方向延拓为周期平移，同时，特异介质单元以角度顺时针依次旋转，即以第一个特异介质单元为基准，第二个特异介质单元旋转角度，第三个特异介质单元旋转角度2θ，…，第n个特异介质单元旋转角度(n‑1)θ，其中为激发区域沿方向原胞个数；激发区域沿方向大小为5‑7个波长的尺寸；沿轴方向延拓为沿轴方向延拓得到的特异介质单元阵列，进行周期平移；沿方向周期延拓至10‑1...

【技术特征摘要】
1. 一种圆偏光入射下耦合方向可调的表面等离激元耦合器，其特征在于，分为激发区域和本征区域两个部分，由两个相同结构和大小的本征区域拼接在激发区域的左右两边而组成；其中，激发区域是由满足高效激发条件的特异介质单元即原胞沿轴方向轴方向二维延拓得到；其中，沿轴方向延拓为周期平移，同时，特异介质单元以角度顺时针依次旋转，即以第一个特异介质单元为基准，第二个特异介质单元旋转角度 ，第三个特异介质单元旋转角度2θ，…，第n个特异介质单元旋转角度(n-1)θ，其中为激发区域沿方向原胞个数；激发区域沿方向大小为5-7个波长的尺寸；沿轴方向延拓为沿轴方向延拓得到的特异介质单元阵列，进行周期平移；沿方向周期延拓至10-15个波长的尺寸；所述特异介质单元是一种“空气/金属微结构/电介质/金属衬底” 三明治结构体系，具有镜面对称性，即从上而下依次为金属微结构、电介质、金属衬底，空隙处为空气；上层的金属微结构为工字形结构，中间的电介质层为各向同性的均匀介质；本征区域由特别设计的特异介质单元经二维无限周期拓展而得到；所述特异介质单元也是一种“空气/金属微结构/电介质/金属衬底” 三明治结构体系，具有镜面对称性，即从上而下依次为金属微结构、电介质、金属衬底，空隙处为空气；上层的金属微结构为十字形结构，且十字形结构的上下左右两端分别具有横杠，称为耶路撒冷十字型结构；中间的电介质层为各向同性的均匀介质；将设计好的特异介质单元结构进行二维无限周期拓展，即得到本征区域，其大小尺寸为5个波长以上；将本征区域拼接在激发区域的左右两边，统一方向周期延拓尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：段静文，郭会杰，董少华，何琼，周磊，孙树林，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31