一种光隔离器制造技术

本发明专利技术提供了一种光隔离器，所述光隔离器包括金属薄膜，所述金属薄膜包括相对的第一表面和第二表面，在金属薄膜上设置有至少一个狭缝和至少一个第一凹槽，第一凹槽设置在第一表面上，且第一凹槽和至少一个狭缝之间具有第一预设距离，其中当预设波长的光从第一表面入射时，第一凹槽激发的表面等离子体和与其具有第一预设距离的狭缝激发的表面等离子体能够发生干涉，以削弱由狭缝透射的光。本发明专利技术所提供的光隔离器，通过在金属薄膜上设置狭缝和凹槽，基于表面等离子体和光子的相互作用，通过对金属薄膜上的狭缝和凹槽进行优化设计，能突破衍射极限的限制，实现在纳米尺度对预设波长的光单向导通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微纳光学器件，尤其涉及一种基于表面等离子体的光隔离器。
技术介绍
现代社会中，信息技术越来越凸显出其重要性，现代信息技术已经渗透到了各行各业。现代信息技术的发展对于器件微型化和高度集成化提出了更高的要求，为了满足现代信息技术的发展，将来的器件的尺寸和空间距离都要越来越小，但是小到一定程度，光衍射极限又是我们不得不面对的一个难题。近几十年来，随着微加工技术和集成光学的不断发展，光子器件不断小型化，和电子器件相比，光子器件具有更高的带宽、更高的密度、更快的速度和更低的耗散等优势，这些优势预示着全光集成时代的美好前景。但是光子器件要受到衍射极限的约束，尺寸不能做的太小(微米量级)，无法满足全光集成的要求。从传统光学的基本原理和技术出发，衍射极限成了一个难以逾越的鸿沟，在纳米量级层面和结构上就很难实现与此相关的信息的传输，处理以及相关技术的应用等，这就不能满足现代科学技术发展的需要，因此我们迫切需要一种全新的技术和机理来实现突破衍射极限，同时纳米尺度的器件，表现出了很多传统器件所不具有的新功能、新现象。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种光隔离器，能够实现纳米尺度的光的单向导通。本专利技术所提供的技术方案如下：一种光隔离器，用于对预设波长的光进行单向透光；所述光隔离器包括金属薄膜，所述金属薄膜包括相对的第一表面和第二表面，在所述金属薄膜上设置有至少一个狭缝和至少一个第一凹槽，所述第一凹槽设置在所述第一表面上，且所述第一凹槽和至少一个狭缝之间具有第一预设距离，其中当所述预设波长的光从所述第一表面入射时，所述第一凹槽激发的表面等离子体和与其具有所述第一预设距离的狭缝激发的表面等离子体能够发生干涉，以削弱由所述狭缝透射的光。进一步的，所述预设波长为400nm，所述金属薄膜上设置有一个狭缝和一个第一凹槽，其中，所述金属薄膜的厚度为200nm，所述狭缝的宽度为100nm，所述第一凹槽的宽度为180nm，深度为65nm，所述第一预设距离为180nm。进一步的，在所述金属薄膜上周期性地设置有多个狭缝，在所述第一表面上设置有多个第一凹槽，每一所述第一凹槽和至少一个狭缝之间具有第一预设距离；相邻两个狭缝之间设置有两个第一凹槽，且两个第一凹槽中的一个第一凹槽到所述相邻两个狭缝中的一个狭缝之间的距离为所述第一预设距离，另一个第一凹槽到所述相邻两个狭缝中的另一个狭缝之间的距离为所述第一预设距离。进一步的，所述预设波长的取值范围为300～500nm；所述金属薄膜的厚度为170～190nm；所述狭缝的宽度为90～110nm；所述第一凹槽的宽度为175～195nm，深度为50～70nm；所述第一预设距离为170～190nm；相邻两个狭缝的中心线之间的距离为1015～1035nm。进一步的，所述预设波长为400nm；所述金属薄膜的厚度为180nm；所述狭缝的宽度为100nm；所述第一凹槽的宽度为185nm，深度为60nm；所述第一预设距离为180nm；相邻两个狭缝的中心线之间的距离为1025nm。进一步的，在所述第二表面上设置有至少一个第二凹槽，所述第二凹槽和至少一个狭缝之间具有第二预设距离，其中当所述预设波长的光从所述第二表面入射时，所述第二凹槽激发的表面等离子体和与其具有所述第二预设距离的狭缝激发的表面等离子体能够发生共振，以增强由所述狭缝透射的光。进一步的，所述预设波长为400nm，所述金属薄膜上设置有一个狭缝和一个第二凹槽，其中，所述金属薄膜的厚度为200nm，所述狭缝的宽度为100nm，所述第二凹槽的宽度为135nm，深度为35nm，所述第二预设距离为390nm。进一步的，在所述第二表面上设置有多个第二凹槽和多个狭缝，每一所述第二凹槽和至少一个狭缝之间具有第二预设距离；相邻两个狭缝之间设置有一个所述第二凹槽，且所述第二凹槽和所述相邻的两个狭缝之中的至少一个狭缝之间的距离为所述第二预设距离；所述第二凹槽和所述相邻两个狭缝之间的距离均为所述第二预设距离。进一步的，所述预设波长的取值范围为300～500nm；所述金属薄膜的厚度为170～190nm；所述狭缝的宽度为90～110nm；所述第二凹槽的宽度为175～195nm，深度为35～45nm；所述第二预设距离为360～380nm；相邻两个狭缝的中心线之间的距离为1015～1035nm。进一步的，所述预设波长为400nm，所述金属薄膜的厚度为180nm；所述狭缝的宽度为100nm；所述第一凹槽的宽度为185nm，深度为40nm；所述第二预设距离为370nm；相邻两个狭缝的中心线之间的距离为1025nm。本专利技术所带来的有益效果如下：本专利技术所提供的光隔离器，通过在金属薄膜上设置狭缝和凹槽，基于表面等离子体和光子的相互作用，通过对金属薄膜上的狭缝和凹槽进行优化设计，能突破衍射极限的限制，实现在纳米尺度对预设波长的光进行单向导通。附图说明图1表示本专利技术提供的光隔离器的第一种实施例的结构示意图；图2表示第一种实施例中的光隔离器在第一凹槽深度h为50nm，宽度w为100nm，光从第一表面照射时，狭缝的能量透过曲线图；图3表示第一种实施例中的光隔离器在第一凹槽深度h为50nm，宽度w为100nm，第一凹槽与狭缝之间的距离d为180nm时，光从第一表面照射时的平均磁场分布图；图4表示第一种实施例中的光隔离器在第一凹槽与狭缝之间的距离d为180nm，第一凹槽的深度h为50nm，光从第一表面照射时，狭缝的能量透过曲线图；图5表示第一种实施例中的光隔离器在第一凹槽与狭缝之间的距离d为180nm，第一凹槽的深度h为50nm，第一凹槽的宽度w为180nm，光从第一表面照射时，光从第一表面照射时的平均磁场分布图；图6表示第一种实施例中的光隔离器在第一凹槽与狭缝之间的距离d为180nm、第一凹槽的宽度w为180nm时，光从第一表面照射时，狭缝的能量透过曲线图；图7表示第一种实施例中的光隔离器在第一凹槽与狭缝之间的距离d为180nm、第一凹槽的宽度w为180nm，第一凹槽300的深度h为65nm时，光从第一表面照射时的平均磁场分布图；图8表示第一种实施例中的光隔离器在第二凹槽的深度h’为50nm，宽度w’为100nm时，光从第二表面照射时，狭缝的能量透过曲线图；图9表示第一种实施例中的光隔离器在第二凹槽的深度h’为50nm，宽度w’为100nm，光从第二表面照射时，距离狭缝300nm处波印亭矢量分布图；图10第一种实施例中的光隔离器第二凹槽400与狭缝200之间的距离d’为390nm，第二凹槽400的深度h’为50nm时，光从第二表面照射时，狭缝的能量透过曲线图；图11表示第一种实施例中的光隔离器第二凹槽400与狭缝200之间的距离d’为390nm，第二凹槽400的深度h’为50nm时，光从第二表面照射时，距离狭缝300nm处波印亭矢量分布图；图12表示第一种实施例中的光隔离器第二凹槽与狭缝之间的距离d’为390nm，第二凹槽的宽度w’为135nm时，光从第二表面照射时，狭缝的能量透过曲线图；图13表示第一种实施例中的光隔离器第二凹槽与狭缝之间的距离d’为390nm，第二凹槽的宽度w’为135nm时，光从第二表面照射时，距离狭缝300nm处波印亭矢量分布图；图14表示本专利技术第二种实施例中所提供的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光隔离器，用于对预设波长的光进行单向透光；其特征在于，所述光隔离器包括金属薄膜，所述金属薄膜包括相对的第一表面和第二表面，在所述金属薄膜上设置有至少一个狭缝和至少一个第一凹槽，所述第一凹槽设置在所述第一表面上，且所述第一凹槽和至少一个狭缝之间具有第一预设距离，其中当所述预设波长的光从所述第一表面入射时，所述第一凹槽激发的表面等离子体和与其具有所述第一预设距离的狭缝激发的表面等离子体能够发生干涉，以削弱由所述狭缝透射的光。

【技术特征摘要】
1.一种光隔离器，用于对预设波长的光进行单向透光；其特征在于，所述光隔离器包括金属薄膜，所述金属薄膜包括相对的第一表面和第二表面，在所述金属薄膜上设置有至少一个狭缝和至少一个第一凹槽，所述第一凹槽设置在所述第一表面上，且所述第一凹槽和至少一个狭缝之间具有第一预设距离，其中当所述预设波长的光从所述第一表面入射时，所述第一凹槽激发的表面等离子体和与其具有所述第一预设距离的狭缝激发的表面等离子体能够发生干涉，以削弱由所述狭缝透射的光。2.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述预设波长为400nm，所述金属薄膜上设置有一个狭缝和一个第一凹槽，其中，所述金属薄膜的厚度为200nm，所述狭缝的宽度为100nm，所述第一凹槽的宽度为180nm，深度为65nm，所述第一预设距离为180nm。3.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，在所述金属薄膜上周期性地设置有多个狭缝，在所述第一表面上设置有多个第一凹槽，每一所述第一凹槽和至少一个狭缝之间具有第一预设距离；相邻两个狭缝之间设置有两个第一凹槽，且两个第一凹槽中的一个第一凹槽到所述相邻两个狭缝中的一个狭缝之间的距离为所述第一预设距离，另一个第一凹槽到所述相邻两个狭缝中的另一个狭缝之间的距离为所述第一预设距离。4.根据权利要求3所述的光隔离器，其特征在于，所述预设波长的取值范围为300～500nm；所述金属薄膜的厚度为170～190nm；所述狭缝的宽度为90～110nm；所述第一凹槽的宽度为175～195nm，深度为50～70nm；所述第一预设距离为170～190nm；相邻两个狭缝的中心线之间的距离为1015～1035nm。5.根据权利要求4所述的光隔离器，其特征在于，所述预设波长为400nm；所述金属薄膜的厚度为180nm；所述狭缝的宽度为100nm；所述第一凹槽的宽度为185nm，深...

【专利技术属性】
技术研发人员：许哲涛，苏文刚，刘磊，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11