CN107181037A - 基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔 - Google Patents

基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔 Download PDF

Info

Publication number
CN107181037A
CN107181037A CN201710404256.2A CN201710404256A CN107181037A CN 107181037 A CN107181037 A CN 107181037A CN 201710404256 A CN201710404256 A CN 201710404256A CN 107181037 A CN107181037 A CN 107181037A
Authority
CN
China
Prior art keywords
surface wave
photonic crystal
resonator
metal column
height
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.)
Granted
Application number
CN201710404256.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107181037B (zh
Inventor
高振
许弘毅
张柏乐
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.)
Shenzhen Ling Bo Near Field Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Ling Bo Near Field Technology Co Ltd
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 Shenzhen Ling Bo Near Field Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Ling Bo Near Field Technology Co Ltd
Priority to CN201710404256.2A priority Critical patent/CN107181037B/zh
Publication of CN107181037A publication Critical patent/CN107181037A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107181037B publication Critical patent/CN107181037B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06—Cavity resonators
    • H01P7/065—Cavity resonators integrated in a substrate

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔。在金属平面上周期性金属柱状结构构成的表面波光子晶体中通过降低部分金属柱柱高形成开放式法布里佩罗谐振腔，所述金属柱与柱之间的距离相等，且该距离小于表面波工作波长的二分之一；所述谐振腔的谐振频率处在周围较高金属柱组成的表面波光子晶体的禁带之内；所述降低高度后的金属柱高度相同。本发明设计的开放式谐振腔是由基于表面波光子晶体的禁带形成的，所以相比于传统法布里佩罗谐振腔有更高的品质因数，可以提高环境介质折射率探测的灵敏度。

Description

基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔
技术领域
本发明属于等离子体法布里佩罗谐振腔领域，具体涉及一种基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔。
背景技术
法布里佩罗谐振腔是一种由两块反射板组成的谐振腔，电磁波在两块反射板之间多次反射形成驻波。
表面等离子体激元(surface plasmon polaritons，简称SPPs)是一种存在于光学波段沿金属与介质交界面的光子与电子的混合激发态。表面等离子体激元不仅拥有突破衍射极限的亚波长自约束，而且可以像电磁波一样在金属表面传播，非常有希望作为未来高集成度、超小型化太赫兹和光学集成电路系统的信息载体。
现有的等离子体法布里佩罗谐振腔是一种长的金属纳米线，表面等离子体在纳米线上传播并在其两端产生反射形成谐振。或者在微波太赫兹波段是一段有限长的人工表面等离子体波导，也会在两端形成反射而产生谐振。因为现有的等离子体法布里佩罗谐振腔是放置在空气中，所以不仅会在在谐振腔的两端产生严重的散射，而且表面等离体的约束不强，这样就造成现有的法布里佩罗谐振腔的品质因数很低。而且现有的法布里佩罗谐振腔一旦加工完成，它的谐振频率和谐振模式的数目是不可调的，这极大的限制了它的应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种基于表面波光子晶体的新型开放式法布里佩罗谐振腔。
基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔，其为在金属表面上周期性金属柱状结构构成的表面波光子晶体中通过降低部分金属柱柱高形成的谐振腔，所述金属柱与柱之间的距离相等，且该距离小于表面波工作波长的二分之一；所述谐振腔的谐振频率处在周围较高金属柱组成的表面波光子晶体的禁带之内；所述降低高度后的金属柱高度相同。
优选的，所述的被降低高度的金属柱为连续排列的金属柱，被降低高度的金属柱构成谐振腔。连续排列的金属柱可以构成线形结构、块状结构或任意其它形状的结构。连续排列是指被降低柱高的金属柱至少一个方向与其它被降低柱高的金属柱邻接，而不被较高金属柱完全包围。
优选的，所述的被降低高度的金属柱均位于表面波光子晶体内部。
优选的，所述的被降低高度的金属柱呈直线排列。
优选的，所述的被降低高度的金属柱呈曲线或折线排列。
优选的，所述的被降低高度的金属柱呈无弯曲半径的90°折线排列。
本发明设计的开放式法布里佩罗谐振腔，和传统的谐振腔相比，该谐振腔的模式数目和谐振频率均可以通过改变缺陷金属柱的数目来调节，在微波太赫兹集成电路中有重要应用。
本发明设计的开放式谐振腔是由基于表面波光子晶体的禁带形成的，所以相比于传统法布里佩罗谐振腔有更高的品质因数，可以提高环境介质折射率探测的灵敏度。
附图说明
图1为基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔的结构示意图；
图2(a)由七个缺陷金属柱组成的法布里佩罗谐振腔实验装置示意图；图2(b)为开放式法布里佩罗谐振腔的近场谐振频谱；图2(c)为开放式法布里佩罗谐振腔所支持的七个谐振模式的电场分布图；
图3(a)由三个缺陷金属柱组成的开放式法布里佩罗谐振腔的近场谐振频谱；图3(b) 为该开放式法布里佩罗谐振腔所支持的三个谐振模式；图3(c)该开放式法布里佩罗谐振腔所支持的三个谐振模式的电场分布图。
具体实施方式
本发明所设计的基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔如图1所示，在金属平面上周期性金属柱状结构构成的表面波光子晶体中通过降低部分金属柱子高度来形成谐振腔。金属圆柱的高度为H＝5mm，半径r＝1.25mm，周期为d＝5mm，通过本征模式分析可以得到该表面波光子晶体在12.6GHz到27GHz存在一个表面波光子禁带。为了在此表面波光子晶体上设计法布里佩罗谐振腔，我们把其中数根金属柱的高度从H＝5mm降低到h＝4.3mm，这样由较短的金属柱组成的谐振腔的谐振频率正好处在周围较长金属柱组成的表面波光子晶体的禁带之内。
实验装置如图2(a)所示，我们用一根单极子天线作为激发源来激发该谐振腔，用另一个单极子天线作为探针来探测该谐振腔的近场频谱。该谐振腔的缺陷金属柱数目为N＝7，其近场频谱如图2(b)所示，可以看到在周围表面波光子晶体禁带内总共有七个谐振模式。频率从低到高分别为M0，M1，M2，M3，M4，M5，M6。利用微波近场成像系统我们扫描出该七个谐振模式的电场分布图，如图2(c)所示。我们可以看到它们的模式是标准的法布里佩罗谐振腔模式。
通过调整该谐振腔的缺陷金属柱的数目，我们不仅可以调节同一谐振模式的谐振频率，还可以调节谐振腔模式的总数目。如图3(a)所示，当我们把构成谐振腔的缺陷金属柱数目减少到N＝3时，我们在周围光子晶体禁带之内只能观测到3个谐振模式，如图3(b) 所示。其对应的电场分布图如图3(c)所示，频率从低到高分别为M0，M1，M2。其中M0 模式的谐振频率从N＝7的12.65GHz升高为N＝3的12.94GHz。

Claims (6)

1.一种基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔，其特征在于其为在金属平面上周期性金属柱状结构构成的表面波光子晶体中通过降低部分金属柱柱高形成的谐振腔，所述金属柱与柱之间的距离相等，且该距离小于表面波工作波长的二分之一；所述谐振腔的谐振频率处在周围较高金属柱组成的表面波光子晶体的禁带之内；所述降低高度后的金属柱高度相同。
2.根据权利要求1所述的基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔，其特征在于所述的被降低高度的金属柱为连续排列的金属柱，被降低高度的金属柱构成开放式法布里佩罗谐振腔。
3.根据权利要求2所述的基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔，其特征在于所述的被降低高度的金属柱均位于表面波光子晶体内部。
4.根据权利要求2所述的基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔，其特征在于所述的被降低高度的金属柱呈直线排列。
5.根据权利要求2所述的基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔，其特征在于所述的被降低高度的金属柱呈曲线或折线排列。
6.根据权利要求5所述的基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔，其特征在于所述的被降低高度的金属柱呈无弯曲半径的90°折线排列。
CN201710404256.2A 2017-06-01 2017-06-01 基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔 Active CN107181037B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710404256.2A CN107181037B (zh) 2017-06-01 2017-06-01 基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710404256.2A CN107181037B (zh) 2017-06-01 2017-06-01 基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107181037A true CN107181037A (zh) 2017-09-19
CN107181037B CN107181037B (zh) 2020-09-15

Family

ID=59835965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710404256.2A Active CN107181037B (zh) 2017-06-01 2017-06-01 基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107181037B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114843724A (zh) * 2021-02-02 2022-08-02 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 光子晶体双带通滤波器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1531154A (zh) * 2003-03-17 2004-09-22 �Ϻ���ͨ��ѧ 二维光子晶体谐振腔和信道分插滤波器
US7001789B2 (en) * 2002-01-16 2006-02-21 California Institute Of Technology Method for fabricating a tapered optical coupling into a slab waveguide
US20060056463A1 (en) * 2004-09-14 2006-03-16 Shih-Yuan Wang Integrated radiation sources and amplifying structures, and methods of using the same
CN1996682A (zh) * 2006-08-31 2007-07-11 欧阳征标 二维光子晶体微谐振腔
US20070280319A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Canon Kabushiki Kaisha Laser device
CN101246237A (zh) * 2008-02-29 2008-08-20 深圳大学 多腔级联光子晶体多通道滤波器
CN206947491U (zh) * 2017-06-01 2018-01-30 深圳凌波近场科技有限公司 一种基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7001789B2 (en) * 2002-01-16 2006-02-21 California Institute Of Technology Method for fabricating a tapered optical coupling into a slab waveguide
CN1531154A (zh) * 2003-03-17 2004-09-22 �Ϻ���ͨ��ѧ 二维光子晶体谐振腔和信道分插滤波器
US20060056463A1 (en) * 2004-09-14 2006-03-16 Shih-Yuan Wang Integrated radiation sources and amplifying structures, and methods of using the same
US20070280319A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Canon Kabushiki Kaisha Laser device
CN1996682A (zh) * 2006-08-31 2007-07-11 欧阳征标 二维光子晶体微谐振腔
CN101246237A (zh) * 2008-02-29 2008-08-20 深圳大学 多腔级联光子晶体多通道滤波器
CN206947491U (zh) * 2017-06-01 2018-01-30 深圳凌波近场科技有限公司 一种基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YUGUANG ZHAO等: "2-D Terahertz Metallic Photonic Crystals in Parallel-Plate Waveguides", 《IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114843724A (zh) * 2021-02-02 2022-08-02 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 光子晶体双带通滤波器

Also Published As

Publication number Publication date
CN107181037B (zh) 2020-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gokkavas et al. Experimental demonstration of a left-handed metamaterial operating at 100 GHz
CN106486729B (zh) 基于人工表面等离激元的紧凑型闭环谐振器
Chen et al. Far-field optical imaging of a linear array of coupled gold nanocubes: direct visualization of dark plasmon propagating modes
CN206947491U (zh) 一种基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔
Chen et al. Tunable resonances in the plasmonic split-ring resonator
Caloz et al. The challenge of homogenization in metamaterials
Askari et al. A low loss semi H-shaped negative refractive index metamaterial at 4.725 THz
CN107181037A (zh) 基于表面波光子晶体的开放式法布里佩罗谐振腔
US10416376B2 (en) Low-latency, hollow-core optical fiber with total internal reflection mode confinement
Song et al. U-shaped multi-band negative-index bulk metamaterials with low loss at visible frequencies
CN109031521B (zh) 一种混合微环波导器件
Chowdhury et al. A bendable wide oblique incident angle stable polarization insensitive metamaterials absorber for visible optical wavelength applications
CN207216055U (zh) 一种表面波光子晶体的器件、直波导和弯曲波导
CN107315222B (zh) 表面波光子晶体
Wang et al. Modified bow-tie antenna with strong broadband field enhancement for RF photonic applications
Manzoor et al. A Miniaturized X-band High-Index Supercavity Resonator in Microstrip Technology
Goncharenko et al. Strategy for designing epsilon-near-zero nanostructured metamaterials over a frequency range
Ahmadivand et al. A molecular plasmonic Fano-router: using hotspots in a single-stone ring-like structure
CN115032742A (zh) 一种菱圆混合型一维光子晶体纳米梁微腔结构
CN103792621A (zh) 基于狄拉克点的光子晶体谐振腔和光子晶体光纤
CN108020873B (zh) 一种光子集成电路中八边形金属纳米光学天线
Liu et al. Multi-band terahertz two-handed metamaterial based on the combined ring and cross pairs
Byers et al. Surface-wave guiding using periodic structures
Chau Plasmonic effects in the enclosed and opened metallodielectric bowtie nanostructures
CN106646868B (zh) 一种磁场均匀增强的近场光学天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant