CN114296165A - 基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器 - Google Patents

基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器 Download PDF

Info

Publication number
CN114296165A
CN114296165A CN202210013339.XA CN202210013339A CN114296165A CN 114296165 A CN114296165 A CN 114296165A CN 202210013339 A CN202210013339 A CN 202210013339A CN 114296165 A CN114296165 A CN 114296165A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
ring
resonance wavelength
nano
plasmon resonance
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
CN202210013339.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114296165B (zh
Inventor
孙诚
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.)
Dalian University
Original Assignee
Dalian 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 Dalian University filed Critical Dalian University
Priority to CN202210013339.XA priority Critical patent/CN114296165B/zh
Publication of CN114296165A publication Critical patent/CN114296165A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114296165B publication Critical patent/CN114296165B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，属于共振波长谐调处理技术领域。第一金属纳米环和第二金属纳米环分别等高设置于第一介质轴和第二介质轴外周上，所述第一介质轴底部固定在介质基底上，第二介质轴转动连接于介质基底上，所述第一金属纳米环和第二金属纳米环均开有开口角度相同的破缺开口。本发明的有益效果是：在金属破缺纳米双环结构中产生表面等离激元，其电磁场对两金属圆环相对角度的变化非常敏感。当第一金属纳米环固定，而第二金属纳米环发生相对转动时，等离激元共振波长发生移动，通过改变两金属纳米环之间的相对角度，能够实现吸收截面光谱曲线中共振波长的高效调节。

Description

基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器
技术领域
本发明涉及一种基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，属于共振波长谐调处理技术领域。
背景技术
金属中存在大量自由电子，当入射光照射金属纳米材料时，能够激发金属表面电子的集体振荡，形成表面等离激元；当入射光频率与电子振荡频率相同时，两者有效耦合，形成等离激元共振现象。共振时，金属的光学性质会产生明显变化，如吸收截面光谱在共振波长处会出现明显的峰值特征。研究表明，该共振波长对金属纳米结构十分敏感，因此，可以通过调节结构参数，来改变共振波长，将该原理应用于波长调谐器的设计等方面。
然而，等离激元共振波长的调节，多数情况下需要通过改变金属纳米材料本身的参数，如形状和尺寸等才能够实现，这点在实际使用中非常不方便，导致调节效率低。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，采用金属破缺纳米双环结构设计，通过调节两环之间的相对角度，实现等离激元共振波长的有效调节。
本发明的技术方案是：一种基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，第一金属纳米环和第二金属纳米环分别等高设置于第一介质轴和第二介质轴外周上，所述第一介质轴底部固定在介质基底上，第二介质轴转动连接于介质基底上，所述第一金属纳米环和第二金属纳米环均开有开口角度相同的破缺开口。
所述第一金属纳米环和第二金属纳米环内径d为160nm，外径D为200nm，高度为30nm，破缺开口的开口角度为60°。
所述第一金属纳米环和第二金属纳米环材质为贵金属。
所述第一金属纳米环和第二金属纳米环材质为金。
所述第一介质轴和第二介质轴的高度均为100nm，直径为160nm，材质为玻璃。
所述第一金属纳米环和第二金属纳米环分别固定在第一介质轴和第二介质轴高度方向上的中点处。
所述第一金属纳米环和第二金属纳米环间距Δ为220nm。
所述介质基底材质为玻璃，介质基底形状为长方体，所述长方体长度为1μm，宽度为600nm，厚度为300nm。
本发明的有益效果是：在金属破缺纳米双环结构中产生表面等离激元，其电磁场对两金属圆环相对角度的变化非常敏感。当第一金属纳米环固定，而第二金属纳米环发生相对转动时，等离激元共振波长发生移动，通过改变两金属纳米环之间的相对角度，能够实现吸收截面光谱曲线中共振波长的高效调节。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为第一金属纳米环和第二金属纳米环俯视图；
图3为固定第一金属纳米环，仅改变第二金属纳米环的相对角度θ时，模拟得到的吸收截面光谱图。
图中附图标记如下：1、第一金属纳米环，2、第二金属纳米环，3、第一介质轴，4、第二介质轴，5、介质基底。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明做进一步说明：
实施例
一种基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，第一金属纳米环1和第二金属纳米环2分别等高设置于第一介质轴3和第二介质轴4外周上，本实施例优选将第一金属纳米环1和第二金属纳米环2分别固定在第一介质轴3和第二介质轴4高度方向上的中点处，所述第一金属纳米环1和第二金属纳米环2间距Δ为220nm，所述第一介质轴3底部固定在介质基底5上，第二介质轴4转动连接于介质基底5上，所述第一金属纳米环1和第二金属纳米环2均开有开口角度为60°的破缺开口。所述第一金属纳米环1和第二金属纳米环2内径d为160nm，外径D为200nm，高度为30nm。所述第一金属纳米环1和第二金属纳米环2材质为贵金属，本实施例优选材质为金。所述第一介质轴3和第二介质轴4的高度均为100nm，直径为160nm，材质为玻璃。所述介质基底5材质为玻璃，介质基底5形状为长方体，所述长方体长度为1μm，宽度为600nm，厚度为300nm。
本发明通过改变第二金属纳米环2相对于第一金属纳米环1的角度，对等离激元共振波长进行调节。
如图3所示，当改变第二金属纳米环2相对于第一金属纳米环1的角度θ时，本发明所述调谐器的吸收截面光谱中，等离激元共振波长随角度θ的改变而变化。具体为，当θ＝0°，30°，60°和90°时，共振波长分别为1.58μm，1.54μm，1.52μm和1.49μm。由图3得出结论，共振波长随角度θ的增大而出现蓝移，即，通过改变两金属纳米环之间的相对角度，能够实现吸收截面光谱曲线中共振波长的高效调节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，其特征在于，第一金属纳米环(1)和第二金属纳米环(2)分别等高设置于第一介质轴(3)和第二介质轴(4)外周上，所述第一介质轴(3)底部固定在介质基底(5)上，第二介质轴(4)转动连接于介质基底(5)上，所述第一金属纳米环(1)和第二金属纳米环(2)均开有开口角度相同的破缺开口。
2.根据权利要求1所述的基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述第一金属纳米环(1)和第二金属纳米环(2)内径d为160nm，外径D为200nm，高度为30nm，破缺开口的开口角度为60°。
3.根据权利要求1所述的基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述第一金属纳米环(1)和第二金属纳米环(2)材质为贵金属。
4.根据权利要求3所述的基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述第一金属纳米环(1)和第二金属纳米环(2)材质为金。
5.根据权利要求2所述的基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述第一介质轴(3)和第二介质轴(4)的高度均为100nm，直径为160nm，材质为玻璃。
6.根据权利要求1所述的基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述第一金属纳米环(1)和第二金属纳米环(2)分别固定在第一介质轴(3)和第二介质轴(4)高度方向上的中点处。
7.根据权利要求1所述的基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述第一金属纳米环(1)和第二金属纳米环(2)间距Δ为220nm。
8.根据权利要求1所述的基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器，其特征在于，所述介质基底(5)材质为玻璃，介质基底(5)形状为长方体，所述长方体长度为1μm，宽度为600nm，厚度为300nm。
CN202210013339.XA 2022-01-06 2022-01-06 基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器 Active CN114296165B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210013339.XA CN114296165B (zh) 2022-01-06 2022-01-06 基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210013339.XA CN114296165B (zh) 2022-01-06 2022-01-06 基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114296165A true CN114296165A (zh) 2022-04-08
CN114296165B CN114296165B (zh) 2023-10-17

Family

ID=80974709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210013339.XA Active CN114296165B (zh) 2022-01-06 2022-01-06 基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114296165B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114966922A (zh) * 2022-05-18 2022-08-30 大连大学 基于铑-二氧化硅纳米复合结构的等离激元振幅调谐器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080218859A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-11 Tzu-Yuan Yeh Rotating window
US20110180386A1 (en) * 2010-01-26 2011-07-28 Southwest Research Institute Plasmonic structures for mediating chemical transformation
CN102175705A (zh) * 2011-03-11 2011-09-07 中国科学院半导体研究所 双新月对结构的化学传感系统
US20150036234A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods and compositions related to dielectric coated metal nanoparticles in thin-film opto-electronic conversion devices
JP2017161590A (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 富士フイルム株式会社 反射防止部材及びその製造方法
CN107942419A (zh) * 2018-01-08 2018-04-20 大连大学 基于对称性破缺的多金属纳米圆环结构的共振波长调谐器及方法
CN111323855A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 北京理工大学 一种基于光控对称性破缺的表面等离激元自组装手性结构的制备方法
US20200264101A1 (en) * 2017-09-21 2020-08-20 Board Of Regents, The University Of Texas System Nanostructured plasmonic materials and methods of making and use thereof

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080218859A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-11 Tzu-Yuan Yeh Rotating window
US20110180386A1 (en) * 2010-01-26 2011-07-28 Southwest Research Institute Plasmonic structures for mediating chemical transformation
CN102175705A (zh) * 2011-03-11 2011-09-07 中国科学院半导体研究所 双新月对结构的化学传感系统
US20150036234A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods and compositions related to dielectric coated metal nanoparticles in thin-film opto-electronic conversion devices
JP2017161590A (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 富士フイルム株式会社 反射防止部材及びその製造方法
US20200264101A1 (en) * 2017-09-21 2020-08-20 Board Of Regents, The University Of Texas System Nanostructured plasmonic materials and methods of making and use thereof
CN107942419A (zh) * 2018-01-08 2018-04-20 大连大学 基于对称性破缺的多金属纳米圆环结构的共振波长调谐器及方法
CN111323855A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 北京理工大学 一种基于光控对称性破缺的表面等离激元自组装手性结构的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙诚: "On the plasmonic properties of a symmetry-breaking silver nanoring", 《PHYSICA E: LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS AND NANOSTRUCTURES》, pages 62 - 70 *
张杰: "银纳米结构二聚体中的等离激元感应透明", 《陕西师范大学学报（自然科学版）》, vol. 44, no. 4, pages 33 - 37 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114966922A (zh) * 2022-05-18 2022-08-30 大连大学 基于铑-二氧化硅纳米复合结构的等离激元振幅调谐器

Also Published As

Publication number Publication date
CN114296165B (zh) 2023-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. Plasmon resonance enhanced colloidal HgSe quantum dot filterless narrowband photodetectors for mid-wave infrared
CN110196464B (zh) 一种实现超宽带光吸收的方法以及一种复合微结构
US7486400B2 (en) Plasmon resonance structure with metal nanoparticle layers
Pinchuk et al. Substrate effect on the optical response of silver nanoparticles
Wang et al. Plasmonically enabled two-dimensional material-based optoelectronic devices
Fu et al. Resonantly enhanced optical nonlinearity in hybrid semiconductor quantum dot–metal nanoparticle structures
CN114296165A (zh) 基于金属破缺纳米双环结构的等离激元共振波长调谐器
CN110048227B (zh) 基于二氧化钒相变动态可调的蝴蝶结纳米天线装置及方法
CN110687622B (zh) 一种偏振可调光谱双重差异性响应的完美光学吸波器及其制备方法
CN108333653B (zh) 基于耐火材料的电磁波吸收器
US20110013192A1 (en) Localized surface plasmon resonance sensor and fabrication method thereof
Kayed The optical properties of individual silver nanoparticles in Ag/Ag2O composites synthesized by oxygen plasma treatment of silver thin films
Muravitskaya et al. Refractive index mediated plasmon hybridization in an array of aluminium nanoparticles
Fang Optical absorption of nanoscale colloidal silver: aggregate band and adsorbate-silver surface band
Kim et al. Plasmonic absorption enhancement in organic solar cells by nano disks in a buffer layer
Rahaman et al. Fine-tuning of localized surface plasmon resonance of metal nanostructures from near-Infrared to blue prepared by nanosphere lithography
Venkataramanababu et al. Chiro-plasmonic refractory metamaterial with titanium nitride (TiN) core–shell nanohelices
CN109786494B (zh) 一种微腔结构紫外探测器及其制备方法
CN111934100B (zh) 一种双调谐的极化不敏感的电磁诱导透明单元结构
Yi et al. Promoting 2D Material Photodetectors by Optical Antennas beyond Noble Metals
CN111755945B (zh) 一种可调谐双波长等离子体纳米激光器及其光学材料
CN107942419B (zh) 基于对称性破缺的多金属纳米圆环结构的共振波长调谐器及方法
Zhang et al. Design of tunable ultraviolet (UV) absorbance by controlling the AgAl co-sputtering deposition
Meng et al. Optimization of the ultra-narrow plasmonic bandwidth of Pt-coated Au nanorod: The application in refractive index sensing
CN114966922B (zh) 基于铑-二氧化硅纳米复合结构的等离激元振幅调谐器

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