CN103592700B - 一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法 - Google Patents

一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103592700B
CN103592700B CN201310555528.0A CN201310555528A CN103592700B CN 103592700 B CN103592700 B CN 103592700B CN 201310555528 A CN201310555528 A CN 201310555528A CN 103592700 B CN103592700 B CN 103592700B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plasma
kinds
refractive indexes
photonic crystal
generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310555528.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103592700A (zh
Inventor
董丽芳
刘伟波
王永杰
赵龙虎
李雪辰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University
Original Assignee
Hebei University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University filed Critical Hebei University
Priority to CN201310555528.0A priority Critical patent/CN103592700B/zh
Publication of CN103592700A publication Critical patent/CN103592700A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103592700B publication Critical patent/CN103592700B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明涉及一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置及一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的方法，其中，放电条件为：放电间隙的厚度为2.0mm，外加电压为3.5-5.1kV，频率为55-60kHz，放电气体为99.1%-99.9%Ar，其余为空气，气隙气压为0.65-0.8atm，温度范围为285-320K，湿度范围为70%-90%RH。本发明在改变放电间隙、外加电压幅度及频率以及氩气的含量等放电条件的同时，优化水电极的尺寸大小，增加温度控制调节装置和湿度控制调节装置，得到了由等离子体片、粗等离子体柱以及两种细等离子体柱构成的四种等离子体通道，它们和未放电区域周期性的排列自组织形成具有五种折射率的新型等离子体光子晶体结构。该等离子体光子晶体结构更为复杂，具有更广阔的应用前景。

Description

一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法
技术领域
本发明涉及等离子体技术领域，具体地说涉及一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法。
背景技术
等离子体光子晶体，是由等离子体自身密度的周期性分布或者同其它介电材料交错周期性排列而形成的一种新型可调光子晶体。与传统光子晶体相比，等离子体光子晶体具有反常折射、时变动态可控等特殊性质。基于以上特性，等离子体光子晶体可以被应用在等离子体天线、光开关以及等离子体隐身等众多电磁波控制领域，具有广泛的应用前景。
常规的等离子体光子晶体的周期性一般为人工固定的，通常通过在平板上制作介质棒阵列或空气孔阵列来实现。如果要改变原有周期性还需要重新制作晶体模板，比较麻烦。受制作技术的限制，常规的等离子体光子晶体一般为两种折射率交替排列构成，结构简单，且对称性一般为四边形或六边形等简单对称性。本申请人采用简单的双水电极介质阻挡放电装置，在先专利CN200610102333.0实现了三种折射率周期性排列的超晶格等离子体光子晶体，本申请人的另一在先专利CN201010523218.7实现了四种折射率周期性排列的超晶格等离子体光子晶体。这些等离子体光子晶体均为不同折射率交替排列构成超晶格等离子体光子晶体，但相对来说，结构上仍稍显简单，不能满足某些特殊领域的应用。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法，所述具有五种折射率的等离子体光子晶体在电磁波控制领域及其它工业领域可以有更广泛的应用。
本发明的目的是这样实现的：一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置，包括真空反应室及安装于所述真空反应室内的两个水电极，其特征是，在所述两个水电极之间设置有正方形放电边界；在所述真空反应室的壁体上设置有进气口和出气口；在所述真空反应室上设置有温度控制调节装置和湿度控制调节装置。
所述水电极的电介质容器是由空心有机玻璃管与玻璃电介质利用硅胶密封在一起制作而成，所述电介质容器的尺寸为：长度为12cm，内径为7.2cm。
所述温度控制调节装置包括温度计及缠绕在水电极上并外接循环水的塑料导管。所述塑料导管上设置有控制循环水流速的阀门。
所述湿度控制调节装置包括湿度计及开在真空反应室壁体上的可插入含水蒸汽的针管的喷射针孔。所述喷射针孔内填充有密封胶塞，所述喷射针孔外侧覆盖有设置于所述真空反应室壁体上的封闭盖。
在所述真空反应室上设置有压力计。
本发明设置了真空反应室温度控制调节装置和湿度控制调节装置，通过气体放电本身产生的热量实现温度的升高，通过塑料导管中的循环水与水电极中的水进行热量交换实现温度的降低，由温度计实时监测密闭容器内气体的温度值。真空反应室内事先充入湿度较低的混合反应气体，使用针管插入喷射针孔中喷入水蒸气实现湿度的增加，由湿度计实时监测真空反应室内气体的湿度值。
一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的方法，其特征在于，放电条件为：放电间隙的厚度为2.0mm，外加电压为3.5-5.1kV，频率为55-60kHz，放电气体为99.1%-99.9%Ar，其余为空气，气隙气压为0.65-0.8atm，温度范围为285-320K，湿度范围为70%-90%RH。
放电条件为：放电间隙厚度为2.0mm，外加电压为3.6kV、频率为58kHz，氩气含量为99.9%，气隙气压为0.75atm，温度为300±5K，湿度为85%RH。
本发明在改变放电间隙、外加电压幅度及频率以及氩气的含量等放电条件的同时，优化水电极的尺寸大小，增加温度控制调节装置和湿度控制调节装置，使密闭容器内温度控制在285-320K，湿度控制在70%-90%RH，得到了由等离子体片、粗等离子体柱以及两种细等离子体柱构成的四种等离子体通道，它们和未放电区域周期性的排列自组织形成具有五种折射率的新型等离子体光子晶体结构。该等离子体光子晶体结构更为复杂，具有更广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的装置的结构示意图。
图2是本发明所产生的具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的照片。
图3是本发明所产生的具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的正视示意图。
图4是本发明所产生的具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的立体示意图。
图5是图2中所示的A、B、C、D四种等离子体通道所发射的光谱线的频移对比图。
图6是图5方框标注部分的局部放大图。
图中：1、真空反应室，2、放电边界，3、玻璃管，4、玻璃电介质，5、水或其它液体，6、水电极引线，7、放点间隙，8、出气口，9、进气口，10、压力计，11、温度控制调节装置，12、湿度控制调节装置。
具体实施方式
如图1所示，本发明的装置包括真空反应室1以及在真空反应室1内安装的两个水电极。水电极的电介质容器由空心有机玻璃管3与玻璃电介质4利用硅胶密封在一起制作而成，尺寸为：长度12cm，内径7.2cm。电介质容器内储装有水或其它液体5，电介质容器内插置水电极引线6。在两水电极之间设置有玻璃电介质制的正方形放电边界2，放电边界2之间形成放电间隙7。在真空反应室1的壁体上开有进气口9和出气口8。真空反应室1上设置有压力计10。本发明设置了真空反应室温度控制调节装置11和湿度控制调节装置12。
温度控制调节装置11是由温度计及缠绕在水电极上并外接循环水的塑料导管组成。通过气体放电本身产生的热量实现反应室内温度的升高，通过塑料导管中的循环水与水电极中的水进行热量交换实现温度的降低。由温度计实时监测真空反应室内气体的温度值，根据温度计的数值来控制循环水的流速，进而控制反应室内的温度。湿度控制调节装置12是由湿度计及开在真空反应室壁体上的喷射针孔组成，喷射针孔内填充有密封胶塞，喷射针孔外侧覆盖有设置于真空反应室壁体上的封闭盖。湿度降低时，打开外侧的封闭盖，使用含有水蒸汽的针管插入喷射针孔内，向内注入水蒸汽，最后拔出针管，关闭封闭盖即可。
真空反应室1内事先充入湿度较低的混合反应气体，由湿度计实时监测密闭容器内气体的湿度值，使用装有水蒸汽的针管插入喷射针孔中向反应室内喷入水蒸汽来实现湿度的增加。
当放电间隙厚度为2.0mm，外加电压为3.6kV，频率为58kHz，氩气含量为99.9%，气隙气压为0.75atm，温度为300±5K，湿度为85%RH时，气隙间的气体被击穿形成放电，自组织形成许多明亮的排列有序的放电丝，可产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体。
更具体地说，本发明所述的放电条件如下：放电间隙的厚度为2.0mm，外加电压为U=3.6kV，频率为58kHz，氩气含量为99.9%，其余为空气，气压为0.75atm，温度为300±5K，湿度为85%RH。
在图2所示的晶体照片和图3、图4所示的示意图中，等离子体光子晶体四边形晶胞中心处的粗等离子体柱、粗等离子体柱四周的细等离子体柱、晶胞边缘的等离子体片、等离子体片交叉点处的等离子体柱以及无放电发生的区域，构成明显不同的等离子体结构。图3、图4中，A代表位于四边形晶胞中心位置处的粗等离子体柱；B代表中心粗等离子体柱四周的细等离子体柱；C代表四边形晶胞边缘处的等离子体片；D代表等离子体片交叉点产生的等离子体柱；E代表无放电发生的区域。
等离子体电子密度不同，对光的折射也不同。利用ArI（2P2→1S5）光谱中的Stark展宽和频移对晶体中不同的等离子体通道的电子密度进行测定。图5所显示的为图2、图3、图4中A、B、C、D四种等离子体通道所发射的光谱线的频移对比图，图6是图5方框标注部分的局部放大图。结果表明，不同等离子体通道的电子密度均不相同，这四种等离子体通道的电子密度由大到小依次是B、A、C、D。根据介电常数公式：，其中，可知不同的电子密度对应不同的介电常数，从而进一步对应不同的折射率。不同的等离子体通道分别对应不同折射率，它们和周围未放电区域E自组织形成具有五种折射率的新型等离子体光子晶体。
本发明产生的具有五种折射率的新型等离子体光子晶体结构，该等离子体光子晶体结构具有更为复杂多样的等离子体通道，为等离子体光子晶体的研究提供了更为广阔的空间。本发明中所用的放电装置在实验条件调节上更加多样化，增加温度控制调节装置和湿度控制调节装置后，可通过调节温度、湿度等实验条件获得更多更复杂的等离子体光子晶体，有望在工业应用中产生重要的作用。
本发明列举的实施例旨在更进一步地阐明这种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的方法及其装置结构，而不对本发明的保护范围构成任何限制。

Claims (2)

1.一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的方法，其特征在于，放电条件为：放电间隙的厚度为2.0mm，外加电压为3.5-5.1kV，频率为55-60kHz，放电气体为99.1%-99.9%Ar，其余为空气，气隙气压为0.65-0.8atm，温度范围为285-320K，湿度范围为70%-90%RH。
2.根据权利要求1所述的产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的方法，其特征在于，放电条件为：放电间隙的厚度为2.0mm，外加电压为3.6kV，频率为58kHz，氩气含量为99.9%，气隙气压为0.75atm，温度为300±5K，湿度为85%RH。
CN201310555528.0A 2013-11-11 2013-11-11 一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法 Expired - Fee Related CN103592700B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310555528.0A CN103592700B (zh) 2013-11-11 2013-11-11 一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310555528.0A CN103592700B (zh) 2013-11-11 2013-11-11 一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103592700A CN103592700A (zh) 2014-02-19
CN103592700B true CN103592700B (zh) 2015-11-18

Family

ID=50082909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310555528.0A Expired - Fee Related CN103592700B (zh) 2013-11-11 2013-11-11 一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103592700B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105554994B (zh) * 2016-02-26 2018-01-09 华北电力大学（保定） 一种无缝接触透明电极产生等离子体射流的装置及方法
CN106842372B (zh) * 2017-01-09 2018-04-24 华北电力大学（保定） 一种生产稳定的等离子体光子晶体的装置及其生产方法
CN106772705B (zh) * 2017-01-22 2018-11-06 河北大学 产生具有三种折射率的固体调制等离子体光子晶体的方法
CN106842374A (zh) * 2017-01-22 2017-06-13 河北大学 利用固体调制产生等离子体光子晶体的装置
CN106772704B (zh) * 2017-01-22 2018-11-06 河北大学 产生具有四种折射率的固体调制等离子体光子晶体的方法
CN106935257B (zh) * 2017-03-01 2019-04-26 河北大学 实现等离子体发光斑图信息存储的装置及方法
CN106908862B (zh) * 2017-04-28 2019-01-01 河北大学 一种产生不同气体温度等离子体光子晶体的装置
CN107037506B (zh) * 2017-04-28 2018-11-06 河北大学 一种产生不同气体温度等离子体光子晶体的方法
CN110337169B (zh) * 2019-06-24 2021-05-28 河北大学 一种可产生稳定连续的等离子体光子晶体的装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102213796A (zh) * 2011-06-15 2011-10-12 河北大学 一种产生时间振荡等离子体光子晶体的方法及其专用装置
CN102565939A (zh) * 2012-01-10 2012-07-11 河北大学 产生具有多种结构嵌套的等离子体光子晶体的装置和方法
CN103064133A (zh) * 2013-01-28 2013-04-24 河北大学 产生双层等离子体光子晶体的装置和方法
CN103353625A (zh) * 2013-07-29 2013-10-16 河北大学 产生具有渐变折射率的等离子体光子晶体的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7304309B2 (en) * 2005-03-14 2007-12-04 Avraham Suhami Radiation detectors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102213796A (zh) * 2011-06-15 2011-10-12 河北大学 一种产生时间振荡等离子体光子晶体的方法及其专用装置
CN102565939A (zh) * 2012-01-10 2012-07-11 河北大学 产生具有多种结构嵌套的等离子体光子晶体的装置和方法
CN103064133A (zh) * 2013-01-28 2013-04-24 河北大学 产生双层等离子体光子晶体的装置和方法
CN103353625A (zh) * 2013-07-29 2013-10-16 河北大学 产生具有渐变折射率的等离子体光子晶体的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103592700A (zh) 2014-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103592700B (zh) 一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法
CN101683544B (zh) 麻醉蒸发器
CN103064133B (zh) 产生双层等离子体光子晶体的装置和方法
CN203839396U (zh) 一种用于制备抗pid薄膜的装置
CN110583618A (zh) 一种高效风冷气相液氮生物储存装置及其使用方法和应用
CN106199769A (zh) 一种产生旋转六边形等离子体光子晶体的装置及方法
CN102012538B (zh) 一种产生具有四种折射率的等离子体光子晶体的方法
CN103353625B (zh) 产生具有渐变折射率的等离子体光子晶体的方法
CN203336216U (zh) 一种保冷储罐
CN104241080A (zh) 耐气候试验箱氙灯灯管
CN106842372B (zh) 一种生产稳定的等离子体光子晶体的装置及其生产方法
CN203355980U (zh) 一种封框胶涂布装置
CN104332083B (zh) 吸附剂吸附再生演示装置及其演示方法
CN105223648A (zh) 一种产生三层等离子体光子晶体的装置和方法
CN207379895U (zh) 一种药物稳定性试验箱
CN102565939B (zh) 产生具有多种结构嵌套的等离子体光子晶体的装置和方法
CN206247023U (zh) 低温储罐的干燥置换系统
CN103820846A (zh) 一种基于热液法生长纳米材料的多功能装置
CN103882397B (zh) 反应腔室和磁控溅射设备
CN203922794U (zh) 一种紫外杀菌器
CN104350177B (zh) 树脂容器用涂敷装置
CN206978495U (zh) 一种食用菌种植用灭虫装置
CN206212825U (zh) 一种兰花种植大棚控制装置
CN101974738A (zh) 等离子体增强化学气相沉积装置
CN206472362U (zh) 排管及低温等离子体发生设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151118

Termination date: 20161111