一种基于边模式实现Fano共振的结构制造技术

本发明专利技术提供一种基于边模式实现Fano共振的结构，所述Fano共振的结构包括金属层，金属层内形成有输入通道、输出通道以及谐振腔；谐振腔为对称结构，且位于金属层内的中心位置；谐振腔分别与输入通道和输出通道直接耦合，输入通道连通于谐振腔的一侧，输出通道连通于谐振腔的另一侧，并且输入通道和输出通道位于同一直线上；输入通道和输出通道内填充有空气，谐振腔内填充有折射材料；共振系统的入射光能够穿过输入通道，并激发谐振腔内的边模式，从而获得Fano线型；本发明专利技术提供的基于边模式实现Fano共振的结构，进一步丰富了基于MIM波导实现Fano共振现象的方法，简化了实现Fano线型的结构体系，能够为多功能微纳光学器件的小型化和集成化发展提供新思路。和集成化发展提供新思路。和集成化发展提供新思路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边模式实现Fano共振的结构


[0001]本专利技术属于Fano共振结构
，具体涉及一种基于边模式实现Fano共振的结构。

技术介绍

[0002]Fano共振是一种特殊的共振现象，通常是由一个局域离散态和一个宽谱连续态相干耦合产生；不同于洛伦兹共振，Fano共振表现为陡峭和极不对称的响应谱，即响应谱能够迅速地从波谷上升至波峰或从波峰下降至波谷，这种特征使得Fano线型具有非常广泛的应用，有利于降低表面等离激元调制器的泵浦阈值，也可增加表面等离激元波分解复用器的分辨率以及提高折射率传感器的灵敏度；研究人员已经在贵金属纳米颗粒、金属聚合物、杂化波导体系、超材料体系以及金属
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介质
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金属(MIM)波导等表面等离激元微纳结构体系中实现Fano共振，这些结构体系的提出进一步丰富和拓展了Fano共振现象的应用；其中MIM波导体系，可以将光波局域在两层金属之间，具有非常好的光场局域特性，还具有非常长的传播距离，因此，基于MIM波导的Fano共振现象研究受到了越来越多的关注；现有技术中，研究人员设计了各种各样的基于MIM波导的谐振腔体系来实现Fano共振，比如多谐振腔耦合、金属挡板与谐振腔耦合，对称破缺体系等，然而随着基于MIM波导的Fano共振现象的研究越来越多，导致设计的系统整体结构越来越复杂，这无疑给加工刻蚀带来了巨大的挑战。
[0003]基于上述Fano共振结构中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

技术实现思路
r/>[0004]本专利技术的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种新的基于MIM波导结构体系实现Fano共振现象的机理，旨在解决现有Fano共振结构较为复杂、体积过大，不方便加工的问题之一。
[0005]本专利技术提供一种基于边模式实现Fano共振的结构，所述Fano共振的结构包括金属层，金属层内形成有输入通道、输出通道以及谐振腔；谐振腔为对称结构，且位于金属层内的中心位置；谐振腔分别与输入通道和输出通道直接耦合，输入通道连通于谐振腔的一侧，输出通道连通于谐振腔的另一侧，并且输入通道和输出通道位于同一直线上；输入通道和输出通道内填充有空气，谐振腔内填充有折射材料；共振系统的入射光能够穿过输入通道，并激发谐振腔内的边模式，实现系统透射光谱中陡升的特征，从而获得Fano线型。
[0006]进一步地，谐振腔为X型谐振腔，X型谐振腔由N次插值曲线方程通过给定坐标点得到；X型谐振腔为沿Y向和X向对称。
[0007]进一步地，X型谐振腔由16次插值曲线确定，所需17个控制点坐标分别为：k为比例因子。
[0008]进一步地，金属层为银质金属层；折射材料为空气。
[0009]进一步地，银质金属层的色散关系用drude模型表示：(ε
∞
,ω
p
,γ)＝(3.7,9.1eV,0.018eV)，其中，ε
∞
为无穷介电常数，ω
p
为等离子振荡频率，γ为碰撞频率。
[0010]进一步地，入射光波为横磁波(TM0)。
[0011]进一步地，入射光的波长范围为600nm～2000nm。
[0012]进一步地，输入通道和输出通道的宽度w相同。
[0013]进一步地，输入通道和输出通道的宽度均为50nm至100nm。
[0014]进一步地，Fano共振的结构能够用于微纳光学器件。
[0015]本专利技术提供的基于边模式实现Fano共振的结构，该结构基于MIM波导的超强光场局域特性，通过激发X型谐振腔内的边模式，实现了系统透射光谱中陡升的特征，获得Fano线型；该Fano共振的结构仅由一个与MIM波导相耦合的X型谐振腔组成，这有效地简化了实现Fano共振的结构体系，而通过边模式的激发实现Fano共振的方法进一步地拓展和丰富了对Fano共振现象的研究，为多功能微纳光学器件的小型化和集成化发展提供新的设计思路。
附图说明
[0016]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。
[0017]以下将结合附图对本专利技术作进一步说明：
[0018]图1为本专利技术一种基于边模式实现Fano共振的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术一种基于边模式实现Fano共振的结构仿真试验的透射谱；
[0020]图3为本专利技术为λ＝735nm波长光入射时的归一化磁场模值分布图；
[0021]图4为本专利技术为λ＝806nm波长光入射时的归一化磁场模值分布图；
[0022]图5为本专利技术为λ＝1098nm波长光入射时的归一化磁场模值分布图；
[0023]图6为本专利技术不同比例因子时的透射谱。
[0024]图中：1
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输入通道；2
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输出通道；3
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谐振腔；4
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折射材料；5
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金属层。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0027]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0028]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0030]如图1所示，本专利技术提供一种基于边模式实现Fano共振的结构，所述Fano共振的结构包括金属层5，且在金属层5内形成有输入通道1、输出通道2以及谐振腔3；其中，谐振腔3为对称结构，且位于金属层5内的中心位置，输入通道1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边模式实现Fano共振的结构，其特征在于，所述Fano共振的结构包括金属层(5)，所述金属层(5)内形成有输入通道(1)、输出通道(2)以及谐振腔(3)；所述谐振腔(3)为对称结构，且位于所述金属层(5)内的中心位置；所述谐振腔(3)分别与所述输入通道(1)和所述输出通道(2)直接耦合，所述输入通道(1)连通于所述谐振腔(3)的一侧，所述输出通道(2)连通于所述谐振腔(3)的另一侧，并且所述输入通道(1)和所述输出通道(2)位于同一直线上；所述输入通道(1)和所述输出通道(2)内填充有空气，所述谐振腔(3)内填充有折射材料(4)；共振系统的入射光能够穿过所述输入通道(1)，并激发所述谐振腔(3)内的边模式，从而获得Fano线型。2.根据权利要求1所述的基于边模式实现Fano共振的结构，其特征在于，所述谐振腔(3)为X型谐振腔，所述X型谐振腔由N次插值曲线方程通过给定坐标点得到；所述X型谐振腔为沿Y向和X向对称。3.根据权利要求2所述的基于边模式实现Fano共振的结构，其特征在于，所述X型谐振腔由16次插值曲线确定，所需17个控制点坐标分别为：所述k为比例因子。4.根据权利要求1所述的基于边模式实现Fano共振...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈召，段运鸿，何家琪，马昕新，李童，王艺霖，侯志灵，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：