一种柱状超表面波导结构制造技术

本发明专利技术公开一种柱状超表面波导结构，涉及亚波长结构材料技术领域，结构衬底和多个波导；所述波导为圆柱形波导、球形波导、椭球形波导、长方体波导或者立方体波导；多个所述波导周期性设置在所述衬底上；多个所述波导的中心在同一直线上；所述直线为入射光波和出射光波的连线；所述波导用于进行入射光波振幅和相位的调控。本发明专利技术能解决现有的Si光栅波导透过率小不能实现相位调控的问题。小不能实现相位调控的问题。小不能实现相位调控的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种柱状超表面波导结构


[0001]本专利技术涉及亚波长结构材料
，特别是涉及一种柱状超表面波导结构。

技术介绍

[0002]近年来，超构表面因为其独特的物理性质(极强的各项异性实现对电磁波的调控)引起了科学家们的广泛关注，相位作为电磁波的一种基本参量，因此在基于超表面的研究中位相调控是非常有吸引力的方向之一。目前来看，基于超表面在近红外波段的位相调控技术较少，主要在于实现每个单元结构的独立调控以及加工较为困难。因此，研究基于超表面纳米光波导在近红外波段的位相调控技术具有现实的意义和应用价值，随着集成技术的发展，尤其是基于超表面的片上集成技术的不断进步，将使得基于波导的位相调控技术具有广阔的研究前景。目前，光子通信利用表面等离子极化激元、表面等离子体共振腔之间的耦合和等离子与绝缘体之间的能量传导。尽管等离子体可以在亚波长尺度上束缚很高的能量，但是金属波导的传输会带来很高的传输损耗。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种柱状超表面波导结构，可解决现有的Si光栅波导透过率小不能实现相位调控的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种柱状超表面波导结构，包括：衬底和多个波导；所述波导为圆柱形波导、球形波导、椭球形波导、长方体波导或者立方体波导；
[0006]多个所述波导周期性设置在所述衬底上；多个所述波导的中心在同一直线上；所述直线为入射光波和出射光波的连线；所述波导用于进行入射光波振幅和相位的调控。
[0007]可选地，所述多个所述波导之间的距离相等。
[0008]可选地，所述波导的材料为掺杂Si材料。
[0009]可选地，所述衬底为SiO2衬底。
[0010]可选地，所述波导通过微纳加工方法设置在所述衬底上；所述微纳加工方法包括沉积、曝光和刻蚀。
[0011]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0012]本专利技术中所述波导为圆柱形波导、球形波导、椭球形波导、长方体波导或者立方体波导；多个所述波导周期性设置在所述衬底上；多个所述波导的中心在同一直线上；所述直线为入射光波和出射光波的连线；所述波导用于进行入射光波振幅和相位的调控，从而解决现有的Si光栅波导透过率小不能实现相位调控的问题。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施
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。
[0014]图1为本专利技术柱状超表面波导结构示意图；
[0015]图2为激光在Si波导中传播的散射强度图；
[0016]图3为柱状超表面波导结构的能量透射率随波长的变化图；
[0017]图4为不同折射率下0μm处的相位变化曲线图；
[0018]图5为不同折射率下10μm处的相位变化曲线图。
[0019]符号说明：
[0020]圆柱形波导—1，衬底—2。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术的目的是提供一种柱状超表面波导结构，可解决现有的Si光栅波导透过率小不能实现相位调控的问题。
[0023]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0024]本专利技术寻找了一种可以代替等离子体在亚波长尺度来传输能量的高折射率材料——Si。Si材料的折射率可以达到3.9，为在近红外波段同时操控电偶极子和磁偶极子提供了很好的有利条件。相比于等离子共振，这种材料有两个优势：1)、传输损耗非常小；2)、具有两种基本的偶极子共振(电和磁)。本专利技术设计出了亚波长尺度的波导结构，该波导结构由Si纳米结构平行排列构成，实现了近红外波段的能量传输。
[0025]如图1所示，本专利技术提供了一种柱状超表面波导结构，包括：衬底2和多个波导；所述波导为圆柱形波导1、球形波导、椭球形波导、长方体波导或者立方体波导；多个波导的结构相同；多个所述波导周期性设置在所述衬底上；多个所述波导的中心在同一直线上；所述直线为入射光波和出射光波的连线；所述波导用于进行入射光波振幅和相位的调控。多个所述波导之间的距离相等。波导的材料为掺杂Si材料。波导通过微纳加工方法设置在所述衬底上；所述微纳加工方法包括沉积、曝光和刻蚀。
[0026]当波导为圆柱形波导时，多个所述圆柱形波导1周期性设置在所述衬底2上；多个所述圆柱形波导1的圆心在同一直线上；所述直线为入射光波和出射光波的连线；所述圆柱形波导1用于进行入射光波振幅和相位的调控。所述多个所述圆柱形波导1之间的距离相等。所述圆柱形波导1的材料为掺杂Si材料。所述衬底2为SiO2衬底。所述圆柱形波导1通过微纳加工方法设置在所述衬底2上；所述微纳加工方法包括沉积、曝光和刻蚀。
[0027]波导结构是由周期性排列的大小相等的圆柱形结构呈链状排列而成，圆柱形结构通过沉积、曝光、刻蚀等微纳加工方法直接制作在SiO2基底上，该结构具有电、磁偶极子之间的相互耦合作用，从而实现能量的传输；实现了亚波长结构平行排列而成波导结构，该波导通过纳米结构之间的相互耦合作用传输光子能量；该结构实现了近红外波段的能量传
输，具有非常小的能量损耗，通过合理设计单波导的结构形式(立方体结构、球形结构等)和结构尺寸改变波导有效折射率，对入射光波的振幅和相位进行调控，减小了制作工艺的复杂程度，且易实现大规模集成；实现大角度相位调控，通过改变波导有效折射率，从而高效的实现大角度位相调控。
[0028]该波导结构采用掺杂Si材料，可以实现近红外波段能量的高效率传输，传输损耗很小，在波长达到1550nm时能量几乎能够全部通过。
[0029]该波导结构对折射率变化非常敏感，通过对单根Si波导直接加热，从而实现对出射光束较大的位相调控。
[0030]本专利技术具有以下优势：
[0031](1)、提供了一种亚波长尺度的波导结构，不仅可以减小电磁波在波导中传输的损耗，同时可以有效的操控电、磁偶极子的共振。当能量在波导中传输时，通过对该波导结构加热实现对Si材料的折射率改变，继而实现相位延迟。可以有效的应用到激光雷达相控阵中去。
[0032](2)、实现了亚波长结构平行排列而成波导结构，该波导通过纳米结构之间的相互耦合作用传输光子能量。
[0033](3)、该结构实现了近红外波段的能量传输，具有非常小的能量损耗。通过对单波导进行调控，减小了制作工艺的复杂程度，且易实现大规模集成。
[0034](4)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柱状超表面波导结构，其特征在于，包括：衬底和多个波导；所述波导为圆柱形波导、球形波导、椭球形波导、长方体波导或者立方体波导；多个所述波导周期性设置在所述衬底上；多个所述波导的中心在同一直线上；所述直线为入射光波和出射光波的连线；所述波导用于进行入射光波振幅和相位的调控。2.根据权利要求1所述的柱状超表面波导结构，其特征在于，所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀，李阳，张闻杰，
申请(专利权)人：江苏致微光电技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：