[发明专利]一种实现多端口分光器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳光学领域，特别涉及一种采用金属纳米结构实现多端口分光器的方法。

背景技术

当金属纳米结构处在外界光场的激励中，由于自由电子的集体振荡将在其表面形成电荷疏密波，即表面等离激元。表面等离极化激元作为微纳光学中的新兴领域，有着非常独特的物理特性。外界光场能量可以以表面等离极化激元的形式在金属表面传导，在缺陷处以光和热的形式再次释放出来。基于这种特性，表面等离极化激元的传导在现代科技领域得到广泛的应用。例如，物理学领域纳米激光器的研发，现代计算机领域的纳米材料门电路和集成电路的实现，生物医学领域的单分子的远程探测和特定物质的定点注入，和化学领域的纳米太阳能电池的设计等等，都是基于这种特性的热点应用。

现有的分光器通常是将光从分光器的入端输入，从分光器的两个或两个以上的出端输出。但是，在微纳光学领域，如何实现分光器的功能，以实现一些特定场合的应用，比如，光学显微镜需要避免外界强光(如激光)直接照射的情况。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种实现多端口分光器的方法，能够采用金属纳米结构实现多端口分光器。

本发明提供一种实现多端口分光器的方法，包括：

将两根或两根以上的金属纳米线构造成金属纳米线网络，然后将入射激光聚焦在所述金属纳米线网络的交叉点，激发金属纳米线的表面等离极化激元，使能量以表面等离极化激元的形式通过金属纳米结构传导至所述金属纳米线网络的端点，以实现单一光源的多通路输出。

优选地，上述方法具有以下特点：

采用微操技术(即通过探针拨动)将两根或两根以上的金属纳米线构造成金属纳米线网络。

优选地，上述方法具有以下特点：

当采用将两根金属纳米线构造成金属纳米线网络时，将一根金属纳米线的一端置于另一根金属纳米线的中间，构造成Y型金属纳米线网络。

优选地，上述方法具有以下特点：

所述将一根金属纳米线的一端置于另一根金属纳米线的中间是指：将一根金属纳米线的一端与另一根金属纳米线中部任何位置接触或连接。

优选地，上述方法还包括：

通过改变下面中的一种或多种组合，以控制出光的端口、强度和/或时间，以及可实现0，1码功能：

(1)金属纳米线的直径；

(2)金属纳米线的长度；

(3)金属纳米线之间的交叉角度；

(4)入射激光的偏振方向；

(5)入射激光的偏振变化速度。

优选地，上述方法具有以下特点：

通过旋转偏振片、半波片等方式改变入射激光的偏振方向。

优选地，上述方法具有以下特点：

通过改变偏振片角度变化的速率、旋转半波片速率等方式，改变入射激光的偏振变化速度。

优选地，上述方法具有以下特点：

所述金属纳米线的直径为10nm-800nm，金属纳米线的长度为3000nm-1mm。

优选地，上述方法具有以下特点：

所述入射激光包括任何能够激发金属纳米材料表面等离极化激元的能量形式。

本发明这种基于表面等离极化激元传导实现单一光源多通道分光具有精确度高，避免外界强光(如激光)直接照射等特点。以探测局域目标的光学信号为例。如果采用一般的光学显微镜直接照射，由于衍射极限的存在，其聚焦光斑直径接近1μm。但是考虑到局域目标尺寸也在μm量级，采集到的光信号不能排除其他信号干扰。通过本发明这种基于表面等离极化激元传导的这种新方法，能够将绝大部分光场能量局限在金属表面50nm以内，能够极大的提高信号的分辨率。而且该方法是将能量从交叉点处通过金属纳米结构传导进入目标区域，能够很好的避免强光(激光)对局域目标的损害，长时间对特殊物质(如活体细胞和避光材料和分子)进行探测。

另外，本发明中，通过改变入射激光的偏振，多输出端的出光强度呈不同相位的正弦曲线变化，实现了多输出端的出光强度的可控。多输出端的交替性间隔性出光，实现了0，1码功能，具备了存储器的基本特征。控制入射光偏振片的旋转速度，可以改变多输出端出光的时间间隔，从而实现特定输出端在指定时间的发光，进而实现在特定时间对特定区域的可控探测和影响。

附图说明

图1为本发明实施例的Y型银纳米网络结构；

图2为图1结构对应的三发射端出光强度随偏振变化的曲线，入射光偏振的0°方向为平行于枝杈线的方向；