单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构制造技术

本发明专利技术提供一种单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构，通过第一金属板、周围金属柱、缺陷金属柱及缺陷金属柱与第一金属板的间隔构成了表面波光子晶体结构，且通过第二金属板，形成封闭式表面波光子晶体结构，提高光子晶体的抗干扰能力；另外，通过使周围金属柱呈行和列等间距排布；缺陷金属柱呈列排布，或缺陷金属柱呈连通的行和列排布的L型；缺陷金属柱两侧均与周围金属柱相邻，且两缺陷金属柱之间的间隔是相邻两周围金属柱之间间隔的两倍；缺陷金属柱与相邻的周围金属柱之间的间距与呈行和列等间距排布的两相邻所述周围金属柱之间的间距相等，可解决二维封闭式表面波光子晶体结构的带内震荡的问题，减小光子晶体结构的带宽及带内频率震荡。宽及带内频率震荡。宽及带内频率震荡。

【技术实现步骤摘要】
单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构


[0001]本专利技术属于集成光学领域，特别是涉及一种单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构。

技术介绍

[0002]1969年，贝尔实验室的Miller博士提出了集成光学的概念，集成光学主要研究目标和集成电路类似，是为了将庞大臃肿的自由空间光学系统集成至同一块基板上。集成光学器件尺寸随着频段的不同而变化，GHz频段主要在毫米级，THz频段主要在微米量级，而且功耗低、体积小，同时由于集成后处于一个封闭的环境，受外界干扰很小。
[0003]在当下集成电路受到摩尔定律的约束，前景受限的背景下，光电子技术却显示出巨大优势：集成光路中光子速度远大于集成电路中电子速度，而且具有更大的信息容量。
[0004]近几十年来，随着集成光路技术的迅速发展，被称为“光半导体”的光子晶体引起了人们的广泛关注。光子晶体是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学微结构材料，根据其在三个维度上周期性不同可以将其分为一维、二维、三维光子晶体三大类，其中二维光子晶体根据其结构特性又可细分为孔状平板型光子晶体、介质柱型光子晶体，还有目前前沿的准光子晶体等。光子晶体具有光子禁带以及光子局域两大特性，最根本的特征是具有光子禁带。
[0005]自然界中，表面等离激元是电磁波与金属表面自由电子相互作用形成的自由电子
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光子的集体震荡模式。表面等离激元只能在介电常数实部符号相反的材料交界面才能存在，比如金属与空气的交界面，可以分为两种类型，一种是在金属和电介质界面上传输的表面等离极化激元，另一种是局限在金属纳米粒子表面的局域表面等离激元，2004年，J.B.Pentry等为了在微波毫米波段实现表面等离极化激元，在金属立方体中刻蚀周期性排列的空气孔实现了微波毫米波段的表面等离激元(Surface Plasmon Polariton，SPP)传输。这种结构被称为人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polariton，SSPP)。2005年，埃克塞特大学Hibbins等在Science上发表了SSPP的实验研究结果，之后关于SSPP的研究大量出现，同年，武汉大学Bing Wang等人在金属
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绝缘体
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金属结构中引入周期性构建了等离激元带隙(Plasmon Band Gap)。2016年，Zhen Gao等人将人工表面等离激元与光子晶体结合起来，提出一种全新的金属光子晶体—二维表面波光子晶体，但该结构受外部因素的干扰性较强，且光子晶体的带宽较宽、带内震荡较严重。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构，用于解决现有技术中的金属光子晶体—二维表面波光子晶体受外部因素的干扰性较强，且光子晶体的带宽较宽、带内震荡较严重等的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构，所述光子晶体结构包括：
[0008]依次层叠的第一金属板、金属柱阵列及第二金属板；
[0009]所述金属柱阵列包括周围金属柱及缺陷金属柱；所述周围金属柱的两端分别与所述第一金属板及所述第二金属板相接触；所述周围金属柱呈行和列等间距排布；所述缺陷金属柱呈列排布，或所述缺陷金属柱呈连通的行和列排布的L型；所述缺陷金属柱两侧均与所述周围金属柱相邻，且相邻两缺陷金属柱之间的间隔是相邻两周围金属柱之间间隔的两倍；所述缺陷金属柱与相邻的所述周围金属柱之间的间距与呈行和列等间距排布的两相邻所述周围金属柱之间的间距相等；
[0010]所述缺陷金属柱的高度小于所述周围金属柱的高度，所述缺陷金属柱的横截面积小于所述周围金属柱的横截面积。
[0011]可选地，所述金属柱阵列为方形阵列。
[0012]进一步地，所述周围金属柱的横截面形状与所述缺陷金属柱的横截面形状相同，均为四重对称图形。
[0013]进一步地，所述四重对称图形为正方形、菱形或圆形。
[0014]进一步地，所述四重对称图形为正方形，所述周围金属柱的高度为0.5mm，两相邻所述周围金属柱之间的间距为0.5mm，所述周围金属柱的边长为0.25mm，所述缺陷金属柱的高度为0.45mm，所述缺陷金属柱的边长为0.1mm。
[0015]可选地，所述缺陷金属柱呈连通的行和列排布的L型，该L型的展开长度等于所述金属柱阵列的长度。
[0016]可选地，所述缺陷金属柱呈列排布，所述金属柱阵列包括一列以上所述缺陷金属柱。
[0017]可选地，所述缺陷金属柱呈连通的行和列排布的L型，所述金属柱阵列包括一条以上呈L型的所述缺陷金属柱。
[0018]可选地，所述第一金属板、第二金属板及金属柱阵列采用相同的材料，其中所述材料包括金金属、银金属、铜金属及铝金属中的一种。
[0019]如上所述，本专利技术的单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构，通过所述第一金属板、周围金属柱、缺陷金属柱及缺陷金属柱与第一金属板之间的间隔构成了表面波光子晶体结构，且通过所述第二金属板，形成封闭式表面波光子晶体结构，提高了现有的金属光子晶体—二维表面波光子晶体的抗干扰能力；另外，通过使所述周围金属柱呈行和列等间距排布；所述缺陷金属柱呈列排布，或所述缺陷金属柱呈连通的行和列排布的L型；所述缺陷金属柱两侧均与所述周围金属柱相邻，且相邻两缺陷金属柱之间的间隔是相邻两周围金属柱之间间隔的两倍；所述缺陷金属柱与相邻的所述周围金属柱之间的间距与呈行和列等间距排布的两相邻所述周围金属柱之间的间距相等，可解决二维封闭式表面波光子晶体结构的带内震荡的问题，形成单窄通的滤波器结构，减小光子晶体结构的带宽及带内频率震荡。
附图说明
[0020]图1显示为本专利技术一示例的单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构中金属柱阵列的平面结构示意图。
[0021]图2显示为本专利技术另一示例的单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构中金属柱阵列的平面结构示意图。
[0022]图3显示为图1中的BB'方向的单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构的截面示意图。
[0023]图4显示为图1中的AA'方向的单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构的截面示意图。
[0024]图5显示为一示例的二维封闭式表面波光子晶体结构的归一化传输曲线，其中，横坐标为工作频率，纵坐标为归一化传输常数。
[0025]图6显示为一具体示例的二维封闭式表面波光子晶体结构的归一化传输曲线，其中，横坐标为工作频率，纵坐标为归一化传输系数。
[0026]图7显示为另一具体示例与图6的二维封闭式表面波光子晶体结构的归一化传输曲线，其中，横坐标为工作频率，纵坐标为归一化传输系数。
[0027]元件标号说明
[0028]10第一金属板
[0029]11第二金属板
[0030]12金属柱阵列
[0031]121周围金属柱
[0032]122缺陷金属柱
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构，其特征在于，所述光子晶体结构包括：依次层叠的第一金属板、金属柱阵列及第二金属板；所述金属柱阵列包括周围金属柱及缺陷金属柱；所述周围金属柱的两端分别与所述第一金属板及所述第二金属板相接触；所述周围金属柱呈行和列等间距排布；所述缺陷金属柱呈列排布，或所述缺陷金属柱呈连通的行和列排布的L型；所述缺陷金属柱两侧均与所述周围金属柱相邻，且相邻两缺陷金属柱之间的间隔是相邻两周围金属柱之间间隔的两倍；所述缺陷金属柱与相邻的所述周围金属柱之间的间距与呈行和列等间距排布的两相邻所述周围金属柱之间的间距相等；所述缺陷金属柱的高度小于所述周围金属柱的高度，所述缺陷金属柱的横截面积小于所述周围金属柱的横截面积。2.根据权利要求1所述的单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构，其特征在于：所述金属柱阵列为方形阵列。3.根据权利要求2所述的单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构，其特征在于：所述周围金属柱的横截面形状与所述缺陷金属柱的横截面形状相同，均为四重对称图形。4.根据权利要求3所述的单窄通二维封闭式表面波光子晶体结构，其特征在于：所述四...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长，郑永辉，谭智勇，张真真，曹俊诚，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：