一种金属波导结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种金属波导结构，包括金属波导体和介质微球体；所述金属波导体为中空金字塔锥形的框体结构且具有外壁面和内壁面；所述介质微球体设于所述金属波导体内且与内壁面贴合；所述金属波导体包括入射端口和出射端口，所述入射端口和出射端口的形状为方形，处于所述出射端口位置的金属波导体的锥角大于满足绝热条件所需的临界锥角。本实用新型专利技术提出的金属波导结构，突破了常见中空金属波导结构受隐失衰减法对孔径大小和透过率的双重制约，通过模拟实现了光场透过率增强，从而对扩展了中空金属波导运用范围有着积极的作用。扩展了中空金属波导运用范围有着积极的作用。扩展了中空金属波导运用范围有着积极的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种金属波导结构


[0001]本技术属于光学领域，具体涉及一种金属波导结构。

技术介绍

[0002]纳米光子学的迅速发展对光学器件的要求也越来越高，不仅要求光学器件的尺寸要高度小型化，便于纳米应用和集成，而且要求在纳米尺度内实现对光场的聚焦、耦合和传导。但受衍射极限的影响，基于传统的光学原理，常规光波导难以在纳米尺度上实现对光场的有效传输和处理，如何获得高透过率小尺度光场是纳米光子学研究的重要内容之一。其相关技术在实现超分辨光学成像、光生物传感、高密度光存储等多个领域有着广泛的应用前景。
[0003]中空金属波导结构是获取小尺度光场常见的结构，其中比较典型的是中空金字塔锥形金属波导。由于中空金字塔锥形金属波导金属壁的屏蔽作用，信号光场与外部隔绝，光场传输几乎受外界影响，而且传输端口光场尺寸主要取决于孔径的大小，与光源波长无关，但孔径处获得的传输光场源自中空金字塔锥形金属波导中光场最低阶传输模截止及隐失场衰减辐射，透过率会随孔径尺度减小而急剧降低。利用实心锥形金属波导是实现光场透过率增强的另一种重要技术方法。与常规的中空金属波导隐失场衰减法相比，实心锥形金属波导获取的光场具有高透过率、小尺度等优点，但光场背景噪声大、光场分布和尺度不易控制等缺点显著。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述缺点，本技术的目的在于提供一种金属波导结构，旨在解决现有技术存在的问题。
[0005]本技术为达到其目的，所采用的技术方案如下：
[0006]一种金属波导结构，包括：
[0007]金属波导体和介质微球体；
[0008]所述金属波导体为中空金字塔锥形的框体结构且具有外壁面和内壁面；
[0009]所述介质微球体设于所述金属波导体内且与内壁面贴合；
[0010]所述金属波导体包括入射端口和出射端口，所述入射端口和出射端口的形状为方形，处于所述出射端口位置的金属波导体的锥角大于满足绝热条件所需的临界锥角。
[0011]优选的，所述金属波导体包括若干个首尾相接的连接件，所述连接件的表面设有将所述框体结构包裹住的包层体，所述包层体形成金属壁。
[0012]优选的，所述金属壁的厚度为100nm。
[0013]优选的，所述框体结构为棱锥型结构。
[0014]优选的，所述的入射端口的宽度为5μm，所述出射端口的宽度为100nm，所述金属波导体的锥角为60
°
。
[0015]优选的，所述介质微球体的半径为1100nm。
[0016]优选的，在不考虑色散的情况下，所述介质微球体的介电常数为2.2。
[0017]优选的，所述金属波导体具有四个内壁面，所述介质微球体通过嵌入方式固定在金属波导体内，并与所述四个内壁面相切。
[0018]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0019]本技术提出的金属波导结构，突破了常见中空金属波导结构受隐失衰减法对孔径大小和透过率的双重制约，通过模拟实现了光场透过率增强，从而对扩展了中空金属波导运用范围有着积极的作用。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本技术的示意图。
[0022]图2是未嵌入介质微球体的金属波导体光场传输模拟示意图。
[0023]图3是嵌入介质微球体的金属波导体光场传输模拟示意图。
[0024]图4是未嵌入介质微球体的金属波导体的x
‑
z截面和y
‑
z截面光场强度分布图。
[0025]图5是嵌入介质微球体的金属波导体的x
‑
z截面和y
‑
z截面光场强度分布图。
[0026]图6是嵌入介质微球体的金属波导体的光场透过率增强曲线图。
[0027]附图标记说明：
[0028]1‑
金属波导体，2
‑
介质微球体，3
‑
聚焦透镜。
具体实施方式
[0029]为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0030]在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0031]参照图1，本技术提供一种金属波导结构，包括：
[0032]金属波导体1和介质微球体2；
[0033]所述金属波导体1为中空金字塔锥形的框体结构，所述框体结构为棱锥型结构，包括若干个首尾相接的连接件，所述连接件的表面设有将所述框体结构包裹住的包层体，所述包层体形成金属壁，所述金属壁包括外壁面和内壁面，所述包层体的材料为金属铝材质，
所述金属波导体1具有四个内壁面，具有入射端口和出射端口，所述入射端口和出射端口的形状为方形，处于所述出射端口位置的金属波导体1的锥角大于满足绝热条件所需的临界锥角，所述的入射端口的宽度为5μm，所述出射端口的宽度为100nm，所述金属波导体1的锥角为60
°
，
[0034]所述介质微球体2的半径为1100nm，在不考虑色散的情况下，所述介质微球体2的介电常数为2.2，所述介质微球体2通过嵌入方式固定在金属波导体1内，并与所述四个内壁面相切。
[0035]在上述的入射端口、出射端口大小以及金属壁的厚度都是可以根据实际情况微调的。
[0036]图2为未嵌入介质微球体2的金属波导体1光场传输模拟示意图，图3为嵌入介质微球体2的金属波导体1光场传输模拟示意图，下面将会参照图2、图3对未嵌入介质微球体2和嵌入介质微球体2的两种光场传输模拟示意图进行详细介绍和说明，阐明本案例的本技术的运用效果。
[0037]参照图2所示，图2为未嵌入介质微球体2的金属波导体1光场传输示意图，光阑AD直径为9nm，聚焦透镜3(FL)的数值孔径NA为0.65，金属波导体1的入射端口Di宽度为5μm，出射端口D0宽度为100nm，金属材料厚度为100nm，锥角角度大小为60
°
。入射光选用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属波导结构，其特征在于，包括：金属波导体和介质微球体；所述金属波导体为中空金字塔锥形的框体结构且具有外壁面和内壁面；所述介质微球体设于所述金属波导体内且与内壁面贴合；所述金属波导体包括入射端口和出射端口，所述入射端口和出射端口的形状为方形，处于所述出射端口位置的金属波导体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所述的金属波导结构，其特征在于，所述金属波导体包括若干个首尾相接的连接件，所述连接件的表面设有将所述框体结构包裹住的包层体，所述包层体形成金属壁。3.根据权利要求2所述的金属波导结构，其特征在于，所述金属壁的厚度为100nm。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖茂，陈泳竹，肖斯美，陈湛旭，戴军，陈耿炎，
申请(专利权)人：广东技术师范大学，
类型：新型
国别省市：