CN106199786B - 金属微纳米结构及端面具有金属微纳米结构的光纤 - Google Patents

金属微纳米结构及端面具有金属微纳米结构的光纤 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种金属微纳米结构及端面具有该结构的光纤，所述金属微纳米结构包括金属薄膜及形成于金属薄膜中的微纳米图案，其中：所述微纳米图案将金属薄膜划分为周期性结构及嵌入所述周期性结构中的缺陷结构；所述缺陷结构破坏所述周期性结构的局部周期性；所述周期性结构至少在一个维度上的周期T满足0.75λ＜T＜1.25λ，其中λ为所述金属薄膜与介质交界面形成的表面等离激元的波长；所述表面等离激元可在所述缺陷结构中或所述缺陷结构及其附近区域进行谐振。本发明的光纤结合了单模光纤系统传输稳定、体积小、使用灵活等优点，利用金属微纳米结构作为分布式反馈谐振腔结构，高效地激发了表面等离激元谐振，可以进行各种光纤探测应用。

Description

金属微纳米结构及端面具有金属微纳米结构的光纤
技术领域
本发明属于光学和生物传感领域，涉及一种金属微纳米结构及端面具有金属微纳米结构的光纤。
背景技术
表面等离激元(surface plasmon)是金属表面电荷与光场耦合形成的表面波。此表面波的谐振条件，如波长、强度、出射角等，随其所处环境的折射率而变化。因此表面等离激元谐振(surface plasmon resonance，SPR)被用于对环境折射率进行测量，在生物传感领域得到了广泛的应用。以Biacore为代表的商用设备将之用于分子相互作用(biomolecule interaction)和分子浓度的测量，在生命科学研究、药物筛选和食品工业均得到大量的应用。
如何将SPR与光纤结合，从而利用光纤导波技术来方便的激发SPR并进行传感，是人们多年来所追求的。周期性光学结构具有分布式反馈(distributed feedback，DFB)效应，其中周期性结构的各个单元对光场的反射形成干涉，在特定的波长范围，反射形成的干涉相长，从而光波被周期性光学结构强烈地反射。这个效应被用在分布式反馈半导体激光器中，其中为了得到单模激射，通常在DFB结构中插入长度为四分之一导波波长的相位移动部分，从而形成DFB谐振腔，对应的谐振光场在相位移动部分的附近空间振荡。
如何提供一种金属微纳米结构及端面具有金属微纳米结构的光纤，以实现高性能SPR与光纤的集成，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种金属微纳米结构及端面具有金属微纳米结构的光纤，用于解决现有技术中SPR与光纤集成困难、性能有待提高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种金属微纳米结构，包括金属薄膜及形成于所述金属薄膜中的微纳米图案，其中：
所述微纳米图案将所述金属薄膜划分为周期性结构及嵌入所述周期性结构中的缺陷结构；所述缺陷结构破坏所述周期性结构的局部周期性；所述周期性结构至少在一个维度上的周期T满足0.75λ＜T＜1.25λ，其中λ为所述金属薄膜与介质交界面形成的表面等离激元的波长；所述表面等离激元可在所述缺陷结构中或所述缺陷结构及其附近区域进行谐振。
可选地，所述周期性结构的空间傅里叶变换所对应的二阶傅里叶分量造成表面等离激元的带隙，所述波长λ处于此带隙内，基于分布式反馈的原理，所述周期性结构不支持波长为λ的表面等离激元沿金属薄膜与介质的交界面方向传播。
可选地，所述金属微纳米结构为分布式反馈谐振腔结构，其中，所述缺陷结构为相位移动结构，用于在所述带隙内引入一个缺陷态的表面等离激元谐振模式。
可选地，当与波长为λ的表面等离激元具有同样频率的光从垂直或倾斜于金属薄膜的方向入射于所述金属微纳米结构，所述金属微纳米结构能够把入射光耦合到所述表面等离激元并产生所述谐振。
可选地，所述金属微纳米结构是将呈周期性排列的组成单元中的一个或多个组成单元的尺寸进行改变，其中，被改变尺寸的组成单元构成所述缺陷结构，其余未被改变尺寸的组成单元构成所述周期性结构。
可选地，所述改变尺寸是将组成单元至少一个维度上的宽度进行改变。
可选地，所述缺陷结构在所述维度上的宽度W满足0.75L＜W＜1.25L，其中L为设定值，且满足L＝n·λ+λ/4，n为大于或等于0的整数。
可选地，所述周期性结构包括一维周期性结构及周期性结构中的至少一种。
可选地，所述微纳米图案包括若干纳米线槽；这些纳米线槽贯穿所述金属薄膜的上表面及下表面，将所述金属薄膜划分为若干金属薄膜单元；其中一部分金属薄膜单元呈周期性排列，构成所述周期性结构；另一部分金属薄膜单元嵌入于呈周期性排列的金属薄膜单元中，构成所述缺陷结构。
可选地，所述纳米线槽的宽度范围是5-200nm。
可选地，呈周期性排列的金属薄膜单元为多边形。
可选地，所述多边形包括三角形、正方形、长方形、六边形中的任意一种。
可选地，所述金属薄膜的厚度范围是5-200nm。
可选地，所述金属薄膜的材质为Au。
可选地，所述金属微纳米结构在具有同一周期的周期性结构中嵌入有多个所述缺陷结构，以形成多个表面等离激元谐振模式。
可选地，所述金属微纳米结构包括多个不同周期的所述周期性结构及其对应的所述缺陷结构，以形成多个表面等离激元谐振模式。
可选地，所述金属微纳米结构包括两个不同周期的所述周期性结构及其对应的所述缺陷结构，以形成分别位于所述金属薄膜上表面及下表面的两个表面等离激元谐振模式。
本发明还提供一种端面具有金属微纳米结构的光纤，所述金属微纳米结构采用上述任意一项所述的金属微纳米结构。
可选地，所述端面与光纤轴线之间的角度范围是82°-98°。
可选地，所述端面与光纤轴线之间的角度范围是88°-92°。
可选地，所述端面与所述金属微纳米结构之间通过粘合剂相连接。
可选地，所述金属微纳米结构与光纤的芯层对准，用于与入射的光纤导波耦合形成所述谐振。
可选地，所述光纤为单模光纤。
如上所述，本发明的金属微纳米结构及端面具有金属微纳米结构的光纤，具有以下有益效果：
(1)本发明的金属微纳米结构在周期性结构中嵌入了缺陷结构，在所述金属薄膜与介质的交界面形成的波长为λ的表面等离激元可在所述缺陷结构中或所述缺陷结构及其附近区域进行谐振。
(2)本发明的金属微纳米结构以同一个周期性结构既实现入射光波到表面等离激元的耦合，又实现对表面等离激元在沿金属薄膜与介质界面方向传播的分布式反馈，以限制其在缺陷结构附近的空间振荡，前者通过周期性结构的空间傅里叶变换的一阶傅里叶分量实现，后者通过其二阶傅里叶分量实现，即本发明的金属微纳米结构可以通过同一个周期性结构实现两种功能(耦合与反射)，无需在周期性结构周围设置额外的反射结构，具有结构更为简单、易加工的优点。
(3)本发明具有金属微纳米结构的光纤结合了单模光纤系统传输稳定、体积小、使用灵活等优点，利用金属微纳米结构作为分布式反馈(DFB)谐振腔结构，高效地激发了表面等离激元谐振(SPR)，可以进行各种光纤探测应用，例如用于测量周围折射率的变化、声波探测等。其在生物方面也具有较多潜在应用，通过对金结构表面进行化学修饰，可以捕获特定的分子，并通过检测表面等离激元谐振谱的变化得到被捕获分子的各类信息。
附图说明
图1a-1b显示为本发明的金属微纳米结构的平面结构示意图。
图2显示为图1b所示结构的局部放大图。
图3显示为金膜金属微纳米结构中央部分的扫描电镜显微图。
图4-图5显示为本发明的金属微纳米结构中组成周期性结构的金属薄膜单元为六角形时的平面结构示意图。
图6显示为本发明的金属微纳米结构在具有同一周期的周期性结构中嵌入有多个缺陷结构时的平面结构示意图。
图7显示为本发明的金属微纳米结构包括两个不同周期的周期性结构及其对应的缺陷结构时的平面结构示意图。
图8显示为本发明的端面具有金属微纳米结构的光纤的结构示意图。
图9显示为采用本发明的端面具有金属微纳米结构的光纤测量液体折射率的实验装置图。
图10显示为甲醇、水、乙醇、丙醇、丁醇的归一化反射谱。
图11显示为各谐振波长关于折射率的变化曲线。
元件标号说明
1 金属微纳米结构
101 纳米线槽
102、103 金属薄膜单元
2 光纤
a、b、c、d 金属薄膜单元的尺寸
e、e1、e2 二维周期性结构的周期
f、f1、f2 缺陷结构的宽度
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图11。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
实施例一
本发明提供一种金属微纳米结构，包括金属薄膜及形成于所述金属薄膜中的微纳米图案，其中：
所述微纳米图案将所述金属薄膜划分为周期性结构及嵌入所述周期性结构中的缺陷结构；所述缺陷结构破坏所述周期性结构的局部周期性；所述周期性结构至少在一个维度上的周期T满足0.75λ＜T＜1.25λ，其中λ为所述金属薄膜与介质交界面形成的表面等离激元的波长；所述表面等离激元可在所述缺陷结构中或所述缺陷结构及其附近区域(靠近缺陷结构10微米左右范围)进行谐振。
需要指出的是，λ为所述金属薄膜与介质交界面形成的表面等离激元的波长，而不是同样频率的光在真空中的波长。
具体的，所述金属微纳米结构是将呈周期性排列的组成单元中的一个或多个组成单元的尺寸进行改变，其中，被改变尺寸的组成单元构成所述缺陷结构，其余未被改变尺寸的组成单元构成所述周期性结构。所述改变尺寸是将组成单元至少一个维度上的宽度进行改变，例如长度或宽度。
具体的，所述周期性结构包括一维周期性结构及二维周期性结构中的至少一种。
作为示例，请参阅图1a及图1b，分别显示为所述金属微纳米结构1的一种平面结构示意图，其中图1a中所述周期性结构为一维周期性结构，图1b中所述周期性结构为二维周期性结构。
具体的，所述微纳米图案包括若干纳米线槽101；这些纳米线槽贯穿所述金属薄膜的上表面及下表面，将所述金属薄膜划分为若干金属薄膜单元；其中一部分金属薄膜单元102呈周期性排列，构成所述周期性结构；另一部分金属薄膜单元103嵌入呈周期性排列的金属薄膜单元中，构成所述缺陷结构。
作为示例，所述金属薄膜的厚度范围是5-200nm，所述纳米线槽的宽度范围是5-200nm。
作为示例，图1b中示出了所述金属薄膜单元的尺寸a、b、c、d，其中a与b分别为组成所述二维周期性结构的金属薄膜单元102的长度与宽度，c与d分别为两个维度上的组成所述缺陷结构的金属薄膜单元103的宽度。
需要指出的是，以上所谓“长度”、“宽度”只是相对而言，此处不应过分限制本发明的保护范围。例如组成所述二维周期性结构的所述金属薄膜单元102的长度与宽度是以图1的视角，分别指所述金属薄膜单元102在横向与纵向上的宽度；而组成所述缺陷结构的所述金属薄膜单元103的宽度是指该金属薄膜单元103在切断所述二维周期性结构周期的维度上的宽度，因此虽然c与d分别处于不同的维度(横向与纵向)，但均表示组成所述缺陷结构的金属薄膜单元103的宽度。
本实施例中，组成所述二维周期性结构的所述金属薄膜单元102为正方形，组成所述缺陷结构的所述金属薄膜单元103为长方形，因此a＝b，c＝d。在其它实施例中，组成所述周期性结构的所述金属薄膜单元102也可以为长方形，即a≠b，相应的，c≠d。
作为示例，如图1a所示，所述缺陷结构位于所述一维周期性结构中间，将其分为均匀的两部分。
作为示例，如图1b所示，在两个维度上(横向及纵向)均分布有所述缺陷结构，且所述缺陷结构的中心与所述周期性结构的中心重合。本实施例中，两个维度上的缺陷结构呈十字交叉，将所述周期性结构分割为均匀的四部分。
所述缺陷结构可以为连续的金属线，也可以为点断式金属线。图1a及图1b中显示为所述缺陷结构在一个维度上呈周期性排列的情形(均匀点断式)。
请参阅图2，显示为图1b所示结构的局部放大图，其中显示了在横向维度上所述二维周期性结构的周期e及相应的缺陷结构的宽度f。
具体的，所述缺陷结构在相应维度上的宽度W满足0.75L＜W＜1.25L，其中L为设定值，且满足L＝n·λ+λ/4，n为大于或等于0的整数。
本实施例中，T优选为等于λ，L优选为等于λ/4。具体到图2中，即满足缺陷结构的宽度f＝e/4。
请参阅图3，显示为金膜金属微纳米结构中央部分的扫描电镜显微图。本实施例中，纳米线槽的宽度为50nm，周期性结构的周期为645nm(对应自由空间波长约等于850nm的电磁波在金-水界面激发的表面等离激元谐振波长)，深度为55nm。金膜被纳米线槽贯穿，故厚度也为55nm。这种结构可在金-水交界面上形成对应865-877nm自由空间波长的表面等离激元带隙(以下简称SP带隙)。所述缺陷结构位于周期性金属微纳米结构中央，宽度约为四分之一的表面等离激元波长，此处，其有金部分的宽度为110nm。相位移动部分在SP带隙内引入一个缺陷态的SP谐振模式。
以上仅为示例，在其它实施例中，所述周期性结构的周期及所述缺陷结构的宽度也可以根据需要进行调整。
在其它实施例中，所述金属薄膜单元也可以为三角形、六边形等多边形中的任意一种。请参阅图4与图5，显示为本发明的金属微纳米结构中组成周期性结构的金属薄膜单元102为六角形时的平面结构示意图。其中，组成所述缺陷结构的所述金属薄膜单元103既可以为长方形(参见图4)，也可以为六角形(参见图5)，且所述周期性结构可以在两个维度上均嵌入有所述缺陷结构(参见图4)，也可仅在一个维度上嵌入有所述缺陷结构(参见图5)。
本发明的金属微纳米结构还可以有其它多种实现方式：
例如，请参阅图6，显示为所述金属微纳米结构1在具有同一周期的周期性结构中嵌入有多个所述缺陷结构时的平面结构示意图。这种结构可以形成多个表面等离激元谐振模式。
本发明的金属微纳米结构还可以包括多个不同周期的所述周期性结构及其对应的所述缺陷结构，同样可以形成多个表面等离激元谐振模式。其中，当所述金属微纳米结构包括两个不同周期的所述周期性结构及其对应的所述缺陷结构时，若所述周期性结构为图1a所示的一维周期性结构，则这两组周期性结构既可以平行排列，也可以垂直排列。当两组周期性结构垂直排列，且这两组周期性结构的周期不同、对应的缺陷结构的宽度不同时，可以形成两个不同偏振、不同波长的表面等离激元谐振。
特别的，请参阅图7，显示为所述金属微纳米结构1包括两个不同周期(e1、e2)的二维周期性结构及其对应的所述缺陷结构(宽度分别为f1、f2)时的平面结构示意图。图中这种结构可以形成分别位于所述金属薄膜上表面及下表面的两个表面等离激元谐振模式。
需要指出的是，对于两个周期分别对应金属薄膜上表面及下表面的两个表面等离激元谐振模式的情形，可以如上述实施例中两个周期性结构均对应有所述缺陷结构，在其它实施例中，也可以只有其中一个周期性结构对应有所述缺陷结构，而另一个周期性结构为纯周期性结构，即没有嵌入所述缺陷结构。
以上仅为示例，此处不应过分限制本发明的保护范围。
本发明的金属微纳米结构在周期性结构中嵌入了缺陷结构，所述缺陷结构破坏所述周期性结构的局部周期性；。所述周期性结构的空间傅里叶变换所对应的二阶傅里叶分量造成表面等离激元的带隙，所述波长λ处于此带隙内，基于分布式反馈的原理，所述周期性结构不支持波长为λ的表面等离激元沿金属薄膜与介质的交界面方向传播。所述缺陷结构为相位移动结构，用于在所述带隙内引入一个缺陷态的表面等离激元谐振模式，使得所述金属微纳米结构成为分布式反馈谐振腔。当与波长为λ的表面等离激元具有同样频率的光从垂直或倾斜于金属薄膜的方向入射于所述金属微纳米结构，所述金属微纳米结构能够把入射光耦合到所述表面等离激元，并在所述缺陷结构中及其附近区域进行谐振。
本发明的金属微纳米结构以同一个周期性结构既实现入射光波到表面等离激元的耦合，又实现对表面等离激元在沿金属薄膜与介质界面方向传播的分布式反馈，以限制其在缺陷结构附近的空间振荡，前者通过周期性结构的空间傅里叶变换的一阶傅里叶分量实现，后者通过其二阶傅里叶分量实现，即本发明的金属微纳米结构可以通过同一个周期性结构实现两种功能(耦合与反射)，无需在周期性结构周围设置额外的反射结构，具有结构更为简单、易加工的优点。
实施例二
本发明还提供一种端面具有金属微纳米结构的光纤，所述金属微纳米结构采用实施例一种所述的金属微纳米结构。
请参阅图8，显示为端面具有金属微纳米结构1的光纤2的结构示意图。
具体的，所述端面与光纤轴线之间的角度范围是82°-98°，即所述端面为与光纤2基本垂直的光纤端面。本实施例中，所述端面与光纤轴线之间的角度优选为88°-92°。
本实施例中，所述光纤2优选采用单模光纤(例如Nufern公司的780-HP)。所述金属微纳米结构1与光纤2的芯层对准，用于与入射的光纤导波耦合形成位于所述缺陷结构中或所述缺陷结构及其附近区域的表面等离激元谐振。
本实施例中，所述金属微纳米结构整体的尺寸以50×50μm2为例，其置于光纤端面芯层(core部分)的正上方。当导波模式与所述金属微纳米结构接触后，会激发缺陷态SP谐振。在其它实施例中，所述金属微纳米结构整体的尺寸可以根据需要进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
具体的，所述端面与所述金属微纳米结构1之间可通过粘合剂(未图示)相连接。所述粘合剂优选采用可通过紫外线固化的材料。
作为示例，所述粘合剂采用丙烯酸甲酯(例如Norland公司NOA81)，此粘合剂同时对传感所用的光波长透明，其紫外固化波长范围为100～400nm，固化光强度为1～2000J/cm2，固化时间为5～600s。
本发明具有金属微纳米结构的光纤结合了单模光纤系统传输稳定、体积小、使用灵活等优点，利用金属微纳米结构作为分布式反馈(DFB)谐振腔结构，高效地激发了表面等离激元谐振(SPR)，可以进行各种光纤探测应用，例如用于测量周围折射率的变化、声波探测等。其在生物方面也具有较多潜在应用，通过对金结构表面进行化学修饰，可以捕获特定的分子，并通过检测表面等离激元谐振谱的变化得到被捕获分子的各类信息。
实施例三
本实施例中采用实施例二中端面具有金属微纳米结构的光纤进行折射率测量实验。
请参阅图9，显示为采用本发明的端面具有金属微纳米结构的光纤测量液体折射率的实验装置图。其中，具有金属微纳米结构的光纤端面被浸入待测液体中。实验所用的单模光纤工作波长为780-970nm，使用的光源为超辐射发光二极管(super-luminescentdiode，SLD)，为宽谱光源。光源输出的光经过50％：50％光纤定向耦合器被导入待测液体中，其反射信号再经过该定向耦合器被导入到CCD光纤光谱仪中进行分析。
具体的，测试了甲醇、水、乙醇、丙醇、丁醇五种液体，其各自的归一化反射谱请参阅图10。将其各自的谐振波长和各溶液的折射率对应，可得图11所示的谐振波长关于折射率变化的散点(实验值)图。可以看出，谐振波长关于折射率呈线性变化。经过线性拟合得到的灵敏度高达628nm RIU-1。
此外，还可以通过光纤端面附近的折射率随压力变化的物质，来测量光纤端面环境里的压力。例如，所述压力可以来自溶液里的声波、超声波或次声波，所述物质可以是金属微纳米结构与光纤端面之间的粘合剂或其他物质，也可以是附加沉积在金属表面和/或光纤端面的物质。
综上所述，本发明的金属微纳米结构在周期性结构中嵌入了缺陷结构，在所述金属薄膜与介质的交界面形成的波长为λ的表面等离激元可在所述缺陷结构中或所述缺陷结构及其附近区域进行谐振。本发明的金属微纳米结构以同一个周期性结构既实现入射光波到表面等离激元的耦合，又实现对表面等离激元在沿金属薄膜与介质界面方向传播的分布式反馈，以限制其在缺陷结构附近的空间振荡，前者通过周期性结构的空间傅里叶变换的一阶傅里叶分量实现，后者通过其二阶傅里叶分量实现，即本发明的金属微纳米结构可以通过同一个周期性结构实现两种功能(耦合与反射)，无需在周期性结构周围设置额外的反射结构，具有结构更为简单、易加工的优点。本发明具有金属微纳米结构的光纤结合了单模光纤系统传输稳定、体积小、使用灵活等优点，利用金属微纳米结构作为分布式反馈(DFB)谐振腔结构，高效地激发了表面等离激元谐振(SPR)，可以进行各种光纤探测应用，例如用于测量周围折射率的变化、声波探测等。其在生物方面也具有较多潜在应用，通过对金结构表面进行化学修饰，可以捕获特定的分子，并通过检测表面等离激元谐振谱的变化得到被捕获分子的各类信息。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (22)

1.一种金属微纳米结构，包括金属薄膜及形成于所述金属薄膜中的微纳米图案，其特征在于：
所述微纳米图案将所述金属薄膜划分为周期性结构及嵌入所述周期性结构中的缺陷结构；所述缺陷结构破坏所述周期性结构的局部周期性；所述周期性结构至少在一个维度上的周期T满足0.75λ＜T＜1.25λ，其中λ为所述金属薄膜与介质交界面形成的表面等离激元的波长；所述表面等离激元可在所述缺陷结构中或所述缺陷结构及其附近区域进行谐振；其中，所述周期性结构的空间傅里叶变换所对应的二阶傅里叶分量造成表面等离激元的带隙，所述波长λ处于此带隙内，基于分布式反馈的原理，所述周期性结构不支持波长为λ的表面等离激元沿金属薄膜与介质的交界面方向传播。
2.根据权利要求1所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述金属微纳米结构为分布式反馈谐振腔结构，其中，所述缺陷结构为相位移动结构，用于在所述带隙内引入一个缺陷态的表面等离激元谐振模式。
3.根据权利要求1所述的金属微纳米结构，其特征在于：当与波长为λ的表面等离激元具有同样频率的光从垂直或倾斜于金属薄膜的方向入射于所述金属微纳米结构，所述金属微纳米结构能够把入射光耦合到所述表面等离激元并产生所述谐振。
4.根据权利要求1所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述金属微纳米结构是将呈周期性排列的组成单元中的一个或多个组成单元的尺寸进行改变，其中，被改变尺寸的组成单元构成所述缺陷结构，其余未被改变尺寸的组成单元构成所述周期性结构。
5.根据权利要求4所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述改变尺寸是将组成单元至少一个维度上的宽度进行改变。
6.根据权利要求1所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述缺陷结构在所述维度上的宽度W满足0.75L＜W＜1.25L，其中L为设定值，且满足L＝n·λ+λ/4，n为大于或等于0的整数。
7.根据权利要求1所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述周期性结构包括一维周期性结构及二维周期性结构中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述微纳米图案包括若干纳米线槽；这些纳米线槽贯穿所述金属薄膜的上表面及下表面，将所述金属薄膜划分为若干金属薄膜单元；其中一部分金属薄膜单元呈周期性排列，构成所述周期性结构；另一部分金属薄膜单元嵌入呈周期性排列的金属薄膜单元中，构成所述缺陷结构。
9.根据权利要求8所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述纳米线槽的宽度范围是5-200nm。
10.根据权利要求8所述的金属微纳米结构，其特征在于：呈周期性排列的金属薄膜单元为多边形。
11.根据权利要求10所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述多边形包括三角形、正方形、长方形、六边形中的任意一种。
12.根据权利要求1所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述金属薄膜的厚度范围是5-200nm。
13.根据权利要求1所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述金属薄膜的材质为Au。
14.根据权利要求1-13任意一项所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述金属微纳米结构在具有同一周期的周期性结构中嵌入有多个所述缺陷结构，以形成多个表面等离激元谐振模式。
15.根据权利要求1-13任意一项所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述金属微纳米结构包括多个不同周期的所述周期性结构及其对应的所述缺陷结构，以形成多个表面等离激元谐振模式。
16.根据权利要求15所述的金属微纳米结构，其特征在于：所述金属微纳米结构包括两个不同周期的所述周期性结构及其对应的所述缺陷结构，以形成分别位于所述金属薄膜上表面及下表面的两个表面等离激元谐振模式。
17.一种端面具有金属微纳米结构的光纤，其特征在于：所述金属微纳米结构采用如权利要求1-16任意一项所述的金属微纳米结构。
18.根据权利要求17所述的端面具有金属微纳米结构的光纤，其特征在于：所述端面与光纤轴线之间的角度范围是82°-98°。
19.根据权利要求18所述的端面具有金属微纳米结构的光纤，其特征在于：所述端面与光纤轴线之间的角度范围是88°-92°。
20.根据权利要求17所述的端面具有金属微纳米结构的光纤，其特征在于：所述端面与所述金属微纳米结构之间通过粘合剂相连接。
21.根据权利要求17所述的端面具有金属微纳米结构的光纤，其特征在于：所述金属微纳米结构与光纤的芯层对准，用于与入射的光纤导波耦合形成所述谐振。
22.根据权利要求17所述的端面具有金属微纳米结构的光纤，其特征在于：所述光纤为单模光纤。
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