CN105021285A - 一种微纳圆偏振光检测器件 - Google Patents

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CN105021285A CN201510382442.1A CN201510382442A CN105021285A CN 105021285 A CN105021285 A CN 105021285A CN 201510382442 A CN201510382442 A CN 201510382442A CN 105021285 A CN105021285 A CN 105021285A
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黄丽清
王军
程龙
张宇
蔡亚坤
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Xian Jiaotong University
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Xian Jiaotong University
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Abstract

本发明公开了一种微纳圆偏振光检测器件，在金属薄膜上刻蚀出的阿基米德螺旋狭缝，在阿基米德螺旋狭缝的周围刻蚀出单圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽，并通过调控金属薄膜、阿基米德螺旋狭缝和阿基米德螺旋沟槽的材质、尺寸，显著提升了器件上表面的SPP激发效率，从而使得光转换效率和左、右旋圆偏振光中心点处的光强消光比得到了显著的提高。

Description

一种微纳圆偏振光检测器件
技术领域
本发明属于微纳光学器件领域，主要用于对光圆偏振信息的检测，可应用于目标识别、遥感探测、全偏振及医学成像等领域，特别涉及一种微纳圆偏振光检测器件。
背景技术
近年来，随着人类认知与制备技术逐渐延伸至微纳尺度，各类具有独特光学特性的微纳光学器件不断涌现，为光集成技术的发展提供了必需的基础。微纳圆偏振光检测器件是检测光圆偏振特性的重要器件。目前，基于微纳光学中特有物理过程与属性，研究者提出一些微纳尺度圆偏振检测器件。其中基于金属表面等离激元特性(Surface Plasmon Polariton，简称SPP)的“阿基米德螺旋狭缝型”微纳圆偏振检测器件由于体积小、构造简单、稳定性高及易于集成等特点而备受研究者关注。但是，这类微纳圆偏振检测器件在光转换效率、光谱带宽以及消光比等方面远不能满足实际使用的要求，其根本原因在于阿基米德螺旋微纳圆偏振检测器件中SPP的激发效率与纳米结构的表面形貌及几何尺寸有很大关联，不同结构的组合及配置方式会很大程度上影响微纳圆偏振检测器件的偏振检测效率。因此，如何深刻理解各类基本纳米几何结构对金属SPP特性的调控规律，设计优化出更为合理的微纳结构及几何参数，将会是微纳圆偏振检测器件设计及运用中亟待解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种微纳圆偏振光检测器件，提高“阿基米德螺旋狭缝型”微纳圆偏振器件上表面SPP激发的效率，从而有效地提高阿基米德螺旋型圆偏振器件的光转换效率和消光比。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种微纳圆偏振光检测器件，包括金属薄膜，金属薄膜上刻蚀出的单圈阿基米德螺旋狭缝，在单圈阿基米德螺旋狭缝的内侧或者外侧刻有单圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽。
在金属薄膜上表面单圈阿基米螺旋狭缝的内侧增加一圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽。
在金属薄膜上表面单圈阿基米螺旋狭缝的外侧增加一圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽。
在金属薄膜上表面单圈阿基米螺旋狭缝的内侧和外侧同时增加一圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽。
金属薄膜的厚度、阿基米德螺旋狭缝的宽度在百纳米量级。
阿基米德螺旋沟槽至单圈阿基米德螺旋狭缝的距离为0.1μm～1μm，阿基米德螺旋沟槽的宽度为0.1μm～0.5μm，阿基米德螺旋沟槽的深度为0.1μm～0.5μm。
相对于“阿基米德螺旋狭缝型”基本结构，本发明的技术效果是：
通过在阿基米德螺旋狭缝的周围刻蚀出单圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽，显著提升了器件上表面的SPP激发效率，从而使得光转换效率提高了171％，左、右旋圆偏振光中心点处的光强消光比提高了384％。
附图说明
图1为“单圈阿基米德螺旋狭缝型”基础结构的结构示意图；
图2为在金属薄膜上表面阿基米德螺旋狭缝的内侧增加同心阿基米德螺旋沟槽的结构示意图；
图3为在金属薄膜上表面阿基米德螺旋狭缝的外侧增加同心阿基米德螺旋沟槽的结构示意图；
图4为在金属薄膜上表面阿基米德螺旋狭缝的内侧和外侧同时增加同心阿基米德螺旋沟槽的结构示意图。
图中的1为金属薄膜，2为阿基米德螺旋狭缝，3为阿基米德螺旋沟槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
参照图1。“单圈阿基米德螺旋狭缝型”基础结构。金属薄膜1的材质是金、银或铝中的一种，其厚度一般在0.1μm～1μm，面积一般在5μm×10μm。阿基米德螺旋狭缝2的宽度一般在在0.1μm～1μm。
实施例2：
参照图2。金属薄膜1的材质是金、银或铝中的一种，其厚度一般在0.1μm～1μm，面积一般在5μm×10μm。阿基米德螺旋狭缝2的宽度一般在在0.1μm～1μm。金属薄膜1上表面阿基米德螺旋狭缝2内侧刻蚀出的同心阿基米德螺旋沟槽3的宽度在0.1μm～0.5μm、深度在0.1μm～0.5μm，阿基米德螺旋沟槽3距阿基米德螺旋狭缝2的距离在一般在0.1μm～1μm。
实施例3：
参照图3。金属薄膜1的材质是金、银或铝中的一种，其厚度一般在0.1μm～1μm，面积一般在5μm×10μm。阿基米德螺旋狭缝2的宽度一般在在0.1μm～1μm。金属薄膜1上表面阿基米德螺旋狭缝2外侧刻蚀出的同心阿基米德螺旋沟槽3的宽度在0.1μm～0.5μm、深度在0.1μm～0.5μm，阿基米德螺旋沟槽3距阿基米德螺旋狭缝2的距离在一般在0.1μm～1μm。
实施例4：
参照图4。金属薄膜1的材质是金、银、铜或铝中的一种，其厚度一般在0.1μm～1μm，面积一般在5μm×10μm。阿基米德螺旋狭缝2的宽度一般在在0.1μm～1μm。金属膜1上表面阿基米德螺旋狭缝2内、外侧刻蚀出的同心阿基米德螺旋沟槽3的宽度在0.1μm～0.5μm、深度在0.1μm～0.5μm，阿基米德螺旋沟槽3距阿基米德螺旋狭缝2的距离在一般在0.1μm～1μm。

Claims (6)

1.一种微纳圆偏振光检测器件，包括金属薄膜(1)，其特征在于，金属薄膜(1)上刻蚀出的单圈阿基米德螺旋狭缝(2)，在单圈阿基米德螺旋狭缝(2)的内侧或者外侧刻有单圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽(3)。
2.根据权利要求1所述的微纳圆偏振光检测器件，其特征在于，在金属薄膜(1)上表面单圈阿基米螺旋狭缝(2)的内侧增加一圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽(3)。
3.根据权利要求1所述的微纳圆偏振光检测器件，其特征在于，在金属薄膜(1)上表面单圈阿基米螺旋狭缝(2)的外侧增加一圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽(3)。
4.根据权利要求1所述的微纳圆偏振光检测器件，其特征在于，在金属薄膜(1)上表面单圈阿基米螺旋狭缝(2)的内侧和外侧同时增加一圈或多圈同心阿基米德螺旋沟槽(3)。
5.根据权利要求1所述的微纳圆偏振光检测器件，其特征在于，金属薄膜(1)的厚度、阿基米德螺旋狭缝(2)的宽度在百纳米量级。
6.根据权利要求1所述的微纳圆偏振光检测器件，其特征在于，阿基米德螺旋沟槽(3)至单圈阿基米德螺旋狭缝(2)的距离为0.1μm～1μm，阿基米德螺旋沟槽(3)的宽度为0.1μm～0.5μm，阿基米德螺旋沟槽(3)的深度为0.1μm～0.5μm。
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