一种表面等离激元编码单元及表面等离激元编码芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种表面等离激元编码单元及表面等离激元编码芯片。该表面等离激元编码单元包括：透明衬底和设置于透明衬底一侧的金属层；金属层包括至少两组编码组件；每个编码组件包括编码信号产生元件，编码信号产生元件包括第一狭缝和第二狭缝；每个编码组件还包括位于编码信号产生元件的两侧的第一编码信号接收元件和第二编码信号接收元件；每个第一编码信号接收元件以及每个第二编码信号接收元件均包括一组光栅结构，每组光栅结构包括至少两个凹槽；凹槽的延伸方向与第一狭缝的延伸方向之间的夹角不等于90°，且凹槽的深度小于金属层的厚度。本实施例提供的表面等离激元编码单元，可以实现更大的存储密度。

【技术实现步骤摘要】
一种表面等离激元编码单元及表面等离激元编码芯片
本专利技术实施例涉及光存储
，尤其涉及一种表面等离激元编码单元及表面等离激元编码芯片。
技术介绍
目前，伴随信息资源的数字化和信息量的迅猛增长，具有高存储密度和大存储容量的存储器越来越受到用户的青睐。而光存储技术，在具有高存储密度的同时，还兼具存储寿命长、信息的信噪比高以及信息位的价格低等优点，具有巨大的发展前景。然而，对于传统的数字光学存储器，例如光盘等，通常以光波作为信息载体，这使得光学存储器的几何尺寸受到光的衍射极限的限制，不利于进一步提高光存储器的存储密度。此外，光盘的一个存储单元只能保持一个二进制信息(0或者1)。这限制条件，使得传统的数字光学存储器很难满足更大数据存储的需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种表面等离激元编码单元及表面等离激元编码芯片，以提高光存储技术的存储密度和存储容量。第一方面，本专利技术实施例提供了一种表面等离激元编码单元，包括：透明衬底和设置于所述透明衬底一侧的金属层；所述金属层包括至少两组编码组件；每个所述编码组件包括编码信号产生元件，所述编码信号产生元件包括延伸方向相同的第一狭缝和第二狭缝；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一狭缝的尺寸大于所述第二狭缝的尺寸；所述第一狭缝以及所述第二狭缝贯穿所述金属层；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，每个所述编码组件还包括位于所述编码信号产生元件的两侧的第一编码信号接收元件和第二编码信号接收元件；每个所述第一编码信号接收元件以及每个所述第二编码信号接收元件均包括一组光栅结构，每组所述光栅结构包括至少两个凹槽；所述凹槽的延伸方向与所述第一狭缝的延伸方向之间的夹角不等于90°，且所述凹槽的深度小于所述金属层的厚度。进一步地，沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，同一所述编码组件中的所述编码信号产生元件、所述第一编码信号接收元件和所述第二编码信号接收元件的几何中心位于同一条直线上。进一步地，所述金属层包括两组编码组件，分别为第一编码组件和第二编码组件；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一编码组件的所述第一狭缝、所述第二狭缝分别与所述第二编码组件的所述第二狭缝、所述第一狭缝对齐；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一编码组件的所述第一编码信号接收元件、所述第二编码信号接收元件分别与所述第二编码组件的所述第一编码信号接收元件、所述第二编码信号接收元件对齐。进一步地，垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一狭缝的中心与所述第二狭缝的中心之间的距离满足：其中，d是所述第一狭缝的中心与所述第二狭缝的中心之间的距离；m和j是非负整数；kspp是等离激元在所述金属层的表面传播的波矢，且k0是入射光在真空中对应的波矢，λ0是入射光在真空中的波长，εm是所述金属层的介电常数，εd是空气的介电常数。进一步地，每组所述光栅结构的所述凹槽的延伸方向均平行于所述第一狭缝的延伸方向。进一步地，所述光栅结构的光栅周期dg满足：进一步地，沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一狭缝以及所述第二狭缝的宽度均小于入射光波长的1/2。进一步地，沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一狭缝和所述第二狭缝的宽度均大于或等于50nm。进一步地，沿所述第一狭缝的延伸方向，所述第一狭缝和所述第二狭缝的长度相同，且所述第一狭缝和所述第二狭缝均大于或等于0.5μm，且小于或等于10μm。进一步地，所述透明衬底的材料为二氧化硅、氧化铝或氟化镁。进一步地，所述金属层的材料为金、银或铝。进一步地，所述金属层的厚度为大于或等于100nm，且小于或等于450nm。进一步地，沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述凹槽的横切面为矩形或圆形。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种表面等离激元编码芯片，包括多个上述第一方面任一项所述的表面等离激元编码单元。本专利技术实施例提供的表面等离激元编码单元，通过设置至少两组编码组件，每组编码组件可以存储一组二进制信息，通过改变入射光的角度，可以使每个编码组件的第一编码信号接收元件和第二编码信号接收元件产生不同的编码信息，两组编码组件可以实现较大的存储密度。通过设置宽度不同的第一狭缝和第二狭缝，可以保证每个编码组件都可以产生完全的相消干涉，避免第一狭缝和第二狭缝产生的表面等离激元的相消干涉后仍存在部分的表面等离激元残留。附图说明图1是本专利技术实施例提供的表面等离激元编码单元的俯视图；图2是本专利技术实施例提供的另一表面等离激元编码单元的俯视图；图3是本专利技术实施例提供的又一表面等离激元编码单元的俯视图；图4是图1沿AA’方向的剖视图；图5是本专利技术实施例提供的再一表面等离激元编码单元的俯视图；图6是本专利技术实施例提供的第一狭缝和第二狭缝的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。具体地，表面等离激元(SurfacePlasmonPolaritions，SPPs)由于其优异的亚波长尺度的电场束缚和电场增强效应，被认为是潜在的下一代光信息载体。利用表面等离激元的原理，可以制备出等离激元编码单元，该等离激元编码单元可以用于信息存储和光通信等。当等离激元编码单元用于信息存储时，在入射光为一定的角度时，等离激元编码单元存储二进制信息0，而改变入射光的入射角，等离激元编码单元可以存储二进制信息1。利用表面等离激元的原理制备等离激元编码单元，可以得到几何尺寸更小的光学存储芯片，可以提高光学存储芯片的集成密度。并且，通过入射光的角度复用，可以使其每一个表面等离激元编码单元同时存储两个二进制信息。有鉴于此，本实施例提供一种表面等离激元编码单元，该表面等离激元编码单元可以依据表面等离激元的原理进行信息编码。图1是本专利技术实施例提供的表面等离激元编码单元的俯视图，图2是本专利技术实施例提供的另一表面等离激元编码单元的俯视图，图3是本专利技术实施例提供的又一表面等离激元编码单元的俯视图，图4是图1沿AA’方向的剖视图。具体地，请参考图1-图4，本实施例提供的表面等离激元编码单元包括：透明衬底20和设置于透明衬底20一侧的金属层10；金属层10包括至少两组编码组件11；每个编码组件11包括编码信号产生元件12，编码信号产生元件12包括延伸方向相同的第一狭缝121和第二狭缝122；沿垂直于第一狭缝121的延伸方向Z，第一狭缝121的尺寸大于第二狭缝122的尺寸；第一狭缝121以及第二狭缝122贯穿金属层10；沿垂直于第一狭缝121的延伸方向Z，每个编码组件11还包括位于编码信号产生元件12的两侧的第一编码信号接收元件13和第二编码信号接收元件14；每个第一编码信号接收元件13以及每个第二编码信号接收元件14均包括一组光栅结构，每组光栅结构包括至少两个凹槽150；凹槽150的延伸方向与第一狭缝121的延伸方向Z之间的夹角不等于90°，且凹槽150的深度小于金属层10的厚度。本实施例提供的表面等离激元编码单元包括至少两组的编码组件11，每组编码组件11包括第一狭缝121和第二狭缝122，当光从透明衬底20远离金属层10的一侧入射时，第一狭缝121和第二狭缝122均可以产生沿垂直于第一狭缝12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面等离激元编码单元，其特征在于，包括：透明衬底和设置于所述透明衬底一侧的金属层；所述金属层包括至少两组编码组件；每个所述编码组件包括编码信号产生元件，所述编码信号产生元件包括延伸方向相同的第一狭缝和第二狭缝；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一狭缝的尺寸大于所述第二狭缝的尺寸；所述第一狭缝以及所述第二狭缝贯穿所述金属层；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，每个所述编码组件还包括位于所述编码信号产生元件的两侧的第一编码信号接收元件和第二编码信号接收元件；每个所述第一编码信号接收元件以及每个所述第二编码信号接收元件均包括一组光栅结构，每组所述光栅结构包括至少两个凹槽；所述凹槽的延伸方向与所述第一狭缝的延伸方向之间的夹角不等于90°，且所述凹槽的深度小于所述金属层的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种表面等离激元编码单元，其特征在于，包括：透明衬底和设置于所述透明衬底一侧的金属层；所述金属层包括至少两组编码组件；每个所述编码组件包括编码信号产生元件，所述编码信号产生元件包括延伸方向相同的第一狭缝和第二狭缝；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一狭缝的尺寸大于所述第二狭缝的尺寸；所述第一狭缝以及所述第二狭缝贯穿所述金属层；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，每个所述编码组件还包括位于所述编码信号产生元件的两侧的第一编码信号接收元件和第二编码信号接收元件；每个所述第一编码信号接收元件以及每个所述第二编码信号接收元件均包括一组光栅结构，每组所述光栅结构包括至少两个凹槽；所述凹槽的延伸方向与所述第一狭缝的延伸方向之间的夹角不等于90°，且所述凹槽的深度小于所述金属层的厚度。2.根据权利要求1所述的表面等离激元编码单元，其特征在于，沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，同一所述编码组件中的所述编码信号产生元件、所述第一编码信号接收元件和所述第二编码信号接收元件的几何中心位于同一条直线上。3.根据权利要求1所述的表面等离激元编码单元，其特征在于，所述金属层包括两组编码组件，分别为第一编码组件和第二编码组件；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一编码组件的所述第一狭缝、所述第二狭缝分别与所述第二编码组件的所述第二狭缝、所述第一狭缝对齐；沿垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一编码组件的所述第一编码信号接收元件、所述第二编码信号接收元件分别与所述第二编码组件的所述第一编码信号接收元件、所述第二编码信号接收元件对齐。4.根据权利要求1所述的表面等离激元编码单元，其特征在于，垂直于所述第一狭缝的延伸方向，所述第一狭缝的中心与所述第二狭缝的中心之间的距离满足：其中，d...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜乐娜，董建杰，刘前，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11