進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028]本表面等離子體慢光波導(dǎo)實施例的結(jié)構(gòu)如圖1所示，上、下兩塊金屬基底I為相同的直角三角形，斜邊相對，且以水平中心線上、下對稱。本例金屬基底I的材料為銀。
[0029]介質(zhì)光柵2的柵條上、下兩端分別經(jīng)加載介質(zhì)層3與上、下金屬基底I連接。介質(zhì)光柵2的柵條以上、下金屬基底I之間的水平中心線為上下對稱，本例介質(zhì)光柵2的材料為硅，相對介電常數(shù)為11.9，加載介質(zhì)層3的材料為二氧化硅，相對介電常數(shù)為2.25。各柵條的寬度a相等，a為lOOnm，各柵條間距b相等，b為150nm。本例柵條之間為空氣4。本例共有6根柵條，左端柵條最短，高度h為90nm，由左向右，柵條上下各以dh = 5nm逐漸遞增，右端的柵條高度為140nm。
[0030]所述的加載介質(zhì)層3的高度為10?20nm。
[0031]本例金屬基底1、介質(zhì)光柵2和加載介質(zhì)層3，厚度相等為40nm。
[0032]本實施例的工作頻率為90THz到500THZ，得到不同頻率所產(chǎn)生的表面等離子體出現(xiàn)在不同高度的介質(zhì)光柵2的柵條中間，電磁場趨向在相對介電常數(shù)大的介質(zhì)中傳輸，上、下金屬基底I產(chǎn)生的場都集中在中間的硅制的介質(zhì)光柵2中，本例慢光波導(dǎo)有極強的約束性，相應(yīng)的頻率的入射波所產(chǎn)生的表面等離子體被約束在對應(yīng)高度的柵條中，場所占的空間小，向空氣中散發(fā)的場比現(xiàn)有的慢光波導(dǎo)都小。在入射波的激勵下，從仿真結(jié)果可觀察所產(chǎn)生的場主要集中在介質(zhì)硅中，并且不同頻率的入射波所產(chǎn)生的表面等離子體大部分出現(xiàn)在對應(yīng)高度的硅介質(zhì)柵條中，一小部分出現(xiàn)在二氧化硅介質(zhì)加載層3中，出現(xiàn)在空氣和金屬銀中的場極少，可以忽略不計。本實施例場的高度集中體現(xiàn)了約束性強。
[0033]本實施例因加載介質(zhì)層3將介質(zhì)光柵2和金屬基底I隔離，所以本例的表面等離子體金屬基底I的歐姆損耗很低。本實施例仿真結(jié)果表面等離子體的損耗因子與入射波頻率的關(guān)系如圖2所示。圖2中橫坐標(biāo)為入射波的頻率f，單位為THz，縱坐標(biāo)為表面等離子體的損耗因子α，單位為102/m。圖中可見在ISOTHz?250THz頻率段，損耗因子降低至僅112到180/米。與金屬齒形慢光波導(dǎo)相比，本實施例在不同的頻率段損耗因子均明顯降低，降低量為I到2個數(shù)量級不等。
[0034]本慢光波導(dǎo)還有效地降低群速度，仿真實驗測得本實施例表面等離子體傳播速度僅為真空中的0.01倍。本實施例仿真結(jié)果表面等離子體的群速度與入射波頻率的關(guān)系如圖3所示。圖3中橫坐標(biāo)為入射波的頻率f，單位為THz，縱坐標(biāo)為表面等離子體的群速度與光速的比值。圖中可見頻率大于240THZ以后，群速度小于光速的2%。與大多數(shù)慢光波導(dǎo)群速度為光速的3%?10%相比，本實施例的群速度是相當(dāng)?shù)偷摹?br>[0035]目前金屬齒形光柵的群速度最低，僅為光速的幾千分之一，本波導(dǎo)與之相比大一到兩個數(shù)量級。但金屬齒形光柵的損耗因子達(dá)14?10 5Zm,比本實施例的損耗因子高I到2個數(shù)量級。本實施例在減小群速度的基礎(chǔ)上大幅度減小損耗因子，具有綜合優(yōu)勢。
[0036]上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低損耗表面等離子體慢光波導(dǎo)，包括金屬基底(I)和介質(zhì)光柵(2)，其特征在于: 所述金屬基底(I)為上、下兩塊，介質(zhì)光柵(2)的柵條上、下兩端分別經(jīng)加載介質(zhì)層(3)與上、下金屬基底(I)連接，介質(zhì)光柵(2)的柵條以上、下金屬基底(I)之間的水平中心線上下對稱，各柵條的寬度相等，各柵條的間距相等，各柵條的厚度相等，柵條的高度由一端向另一端以相同的增幅逐漸遞增，最少為4根柵條；柵條之間為空氣(4)或者為真空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗表面等離子體慢光波導(dǎo)，其特征在于: 所述介質(zhì)光柵(2)的柵條寬度為100?120nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗表面等離子體慢光波導(dǎo)，其特征在于: 所述介質(zhì)光柵(2)的柵條間距為130?250nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗表面等離子體慢光波導(dǎo)，其特征在于: 所述介質(zhì)光柵(2)的柵條高度為40nm彡h彡800nm，相鄰柵條的高度差為4?16nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗表面等離子體慢光波導(dǎo)，其特征在于: 所述的加載介質(zhì)層(3)的高度為10?20nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗表面等離子體慢光波導(dǎo)，其特征在于: 所述介質(zhì)光柵(2)的柵條和加載介質(zhì)層(3)的厚度相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗表面等離子體慢光波導(dǎo)，其特征在于: 與加載介質(zhì)層(3)連接的上方的金屬基底(I)的底和下方的金屬基底(I)的頂為直線，二者以水平中心線上下對稱。
【專利摘要】本實用新型為一種表面等離子體慢光波導(dǎo)，金屬基底為上下兩塊，介質(zhì)光柵的柵條上、下兩端分別經(jīng)加載介質(zhì)層與上、下金屬基底連接。介質(zhì)光柵的柵條以上、下金屬基底之間的水平中心線為上下對稱，各柵條的寬度a相等、間距b相等，柵條的高度由一端向另一端以相同的增幅2dh逐漸遞增，最少為4根柵條。柵條之間為空氣或者為真空。最優(yōu)選擇金屬基底為銀，介質(zhì)光柵為硅，加載介質(zhì)層為二氧化硅。本實用新型表面等離子體的傳輸損耗大幅度下降，在一定范圍內(nèi)同時具備傳播速度小和損耗小的優(yōu)勢，上下金屬基底包圍了介質(zhì)光柵，場被約束在柵條中，有極強場的約束性，同時得到損耗低、約束性強及群速度小的優(yōu)勢。
【IPC分類】G02B6-124, G02B6-122
【公開號】CN204374476
【申請?zhí)枴緾N201520050227
【發(fā)明人】陳輝, 陳佳佳, 陳明
【申請人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月23日