微球体耦合的三维锥形金属波导结构及光场耦合模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种微球体耦合的三维锥形金属波导结构及其光场模拟耦合方法，三维锥形金属波导结构包括：三维空心锥形金属波导以及介电微球体；其中，所述介电微球体设置在所述三维空心锥形金属波导内，并与所述三维空心锥形金属波导的内壁相切；所述三维空心锥形金属波导的锥角大于满足绝热条件所需的临界锥角。本发明专利技术通过提出在大锥角(非绝热条件)、大入射端口的三维空心锥形金属波导内壁嵌入介电微球体来构建光学共振腔，并结合波导结构优化设计，利用高阶传输模耦合共振激发和有效传输压缩GSPs。

Microsphere Coupled Three-Dimensional Conical Metal Waveguide Structure and Optical Field Coupled Simulation Method

The invention discloses a microsphere-coupled three-dimensional conical metal waveguide structure and its optical field simulation coupling method. The three-dimensional conical metal waveguide structure comprises a three-dimensional hollow conical metal waveguide and a dielectric microsphere, wherein the dielectric microsphere is arranged in the three-dimensional hollow conical metal waveguide and tangent to the inner wall of the three-dimensional hollow conical metal waveguide. The taper angle of one-dimensional hollow tapered metal waveguide is larger than the critical taper angle required to satisfy the adiabatic condition. The present invention constructs an optical resonator by inserting dielectric microspheres into the inner wall of a three-dimensional hollow conical metal waveguide with large cone angle (non-adiabatic condition) and large incident port, and combines the optimization design of the waveguide structure to utilize high-order transmission mode coupling resonance excitation and effective transmission to compress GSPs.

【技术实现步骤摘要】
微球体耦合的三维锥形金属波导结构及光场耦合模拟方法
本专利技术涉及光学领域，尤其涉及一种微球体耦合的三维锥形金属波导结构及光场耦合模拟方法。
技术介绍
纳米聚焦，即将光能有效地传递和集中到纳米尺度，成为现代纳米光子学和纳米光学中的一个重要课题,将光转化为表面等离子体极化子(SPPs)被认为是实现这一目标的最有希望的方法之一。典型的等离子体纳米聚焦是用锥形波导实现的。这种锥形波导可分为两类：绝缘体金属绝缘体(IMI)结构，如锥形金属棒、纳米棒、金属薄膜锥和纳米边缘用于慢表面等离子体(SSP)纳米聚焦；MIM结构，如锥形场线，锥形间隙，锥形V-沟槽，用于间隙表面等离子体(GSPs:gapsurfaceplasmons)纳米聚焦。与锥形IMI结构相比，锥形MIM结构具有较高的场增强(FE)能力，可以增强纳米尺度的受限光斑，不受外界背景的影响。作为孔径近场扫描光学显微镜(NSOM：near-fieldscanningopticalmicroscopy)探针。有效地将电磁辐射耦合到锥形等离子体波导中是实现等离子体纳米聚焦的关键。大比例尺输入口的SPP激励进入纳米区域后，在理论上会产生极高的FE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微球体耦合的三维锥形金属波导结构，其特征在于，包括：三维空心锥形金属波导以及介电微球体；其中，所述介电微球体设置在所述三维空心锥形金属波导内，并与所述三维空心锥形金属波导的内壁相切；所述三维空心锥形金属波导的锥角大于满足绝热条件所需的临界锥角。

【技术特征摘要】
1.一种微球体耦合的三维锥形金属波导结构，其特征在于，包括：三维空心锥形金属波导以及介电微球体；其中，所述介电微球体设置在所述三维空心锥形金属波导内，并与所述三维空心锥形金属波导的内壁相切；所述三维空心锥形金属波导的锥角大于满足绝热条件所需的临界锥角。2.根据权利要求1所述的微球体耦合的三维锥形金属波导结构，其特征在于，所述三维空心锥形金属波导的包层材料为铝材料。3.根据权利要求1所述的微球体耦合的三维锥形金属波导结构，其特征在于，所述三维空心锥形金属波导的锥角端形成有开口，所述开口的孔径宽度为200nm。4.根据权利要求3所述的微球体耦合的三维锥形金属波导结构，其特征在于，所述三维空心锥形金属波导的金属壁的厚度为200nm；入口宽度为4.8um；锥角为60°。5.根据权利要求4所述的微球体耦合的三维锥形金属波导结构，其特征在于，所述介电微球体的半径为960nm。6.根据权利要求4所述的微球体耦合的三维锥形金属波导结构，其特征在于，在不考虑色散的情况下，所述介电微球体的介电常数为2.2。7.根据权利要求1所述的微球体耦合的三维锥形金属波导结构，其特征在于，所述介电微球体通过嵌入方式固定在所述三维空心锥形金属波导内。8.一种基于如...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泳竹，李盈盈，陈湛旭，戴军，陈耿炎，
申请(专利权)人：广东技术师范学院，
类型：发明
国别省市：广东,44