[发明专利]一种产生具有四种折射率的等离子体光子晶体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生具有四种折射率的等离子体光子晶体的方法和双水电极介质阻挡放电装置，属于等离子体应用技术领域和光学领域。

背景技术

等离子体光子晶体，是一种等离子体与其他介质周期性排列而成的新型光子晶体。等离子体光子晶体最大的特点是具有时空可调性和光子带隙(Band gap)。人们可以通过调节等离子体光子晶体的不同时空参数，包括晶格常数、介电常数、晶格对称性、时间周期等，改变其能带位置和宽度，进而使频率落入该带隙的光禁止传播，实现对光频率的选择和光传播的控制。基于以上特性，近年来等离子体光子晶体在滤波器、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，受到人们的广泛关注。

目前，由于受制作技术的限制，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，且对称性一般为四边形或六边形等简单对称性，应用范围较窄，实用性较差。

本申请人在先专利200610048262.0公开了一种水电极介质阻挡放电装置，而本申请人的另一在先专利200610102333.0首次采用上述水电极介质阻挡放电装置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。但是上述专利技术并未能实现具有四种折射率的等离子体光子晶体的制备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种产生具有四种折射率的等离子体光子晶体的方法，在带边界的介质阻挡放电中利用水做电极，通过调节放电条件，获得由等离子体柱、等离子体片以及未放电区域自组织形成的具有四种折射率的等离子体光子晶体。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种产生具有四种折射率的等离子体光子晶体的方法，其采用的放电装置的基本结构包括对称设置的两个密闭电介质容器，两电介质容器中间设置放电间隙，电介质容器内注入水形成放电电极，同时电介质容器内设置放电电极引线；放电条件如下：①放电间隙由石英玻璃制作且形状为正方形；②放电电压幅度为6kV、频率为53kHz；③放电气隙气压为0.64×10⁵Pa，氩气含量为96%，其中所述放电气隙气压为放电间隙密封空腔内的气压。

作为本发明的一种优选技术方案，所述放电间隙内密封氩气与空气的混合物。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明与在先专利200610102333.0（一种产生具有三种折射率的等离子体光子晶体的方法）相比，具有如下有益效果：①结构上更加多样化，检测结果显示，在本发明的放电条件下，能够产生三种等离子体通道（包括两种等离子体柱和一种等离子体片），它们和未放电区域周期性的排列自组织形成具有四种折射率的等离子体光子晶体，因而，本发明的等离子体光子晶体不仅含有在先专利200610102333.0中的等离子体柱，还包含有等离子体片，为等离子体光子晶体的研究提供了更为广阔的空间；②本发明的制备方法在操作上更加简便，无需多次改变放电条件，固定合适的放电参数，即可获得具有四种折射率的等离子体光子晶体，使得本发明较在先技术更有利于工业应用；③本发明所制备的等离子体光子晶体在分析方法上更加直观化，通过直接测量等离子体发射光谱，利用对电子密度和振动温度的测定来反映折射率的不同，可以更加直观的反映出折射率的变化。

附图说明

图1是本发明所使用的放电装置的示意图；图中，1、电介质容器  2、放电间隙  3、放电间隙的边界  4、放电电极引线；

图2是本发明所制备的具有四种折射率的等离子体光子晶体的实际照片；

图3是本发明所制备的具有四种折射率的等离子体光子晶体的正视示意图；

图4是本发明所制备的具有四种折射率的等离子体光子晶体的立体示意图；

图5是图3、4所示的A、B、C三种等离子体通道所发射的ArI（2P₂→1S₅）光谱线的展宽及频移对比图；

图6是图3、4所示的A、B、C三种等离子体通道所发射的氮分子第二正帯隙(C                                                ) 光谱线的对比图。

具体实施方式

以下实施例详细说明了本发明。

本发明是在本申请人的在先专利200610102333.0（一种产生具有三种折射率的等离子体光子晶体的方法）的基础上通过改进放电条件而实现的。本发明所采用的放电装置可参考本申请人的在先专利200610048262.0（一种水电极介质阻挡放电装置）。

实施例1