[发明专利]一种基于表面等离激元波导带阻滤波器

说明书

本发明为一种基于表面等离子激元波导带阻滤波器，主要由金属膜、波导管、谐振腔组成；波导管呈长条形的矩形孔，谐振腔呈方形U字形，即由一个水平方向延伸孔和两个垂直方向延伸孔组成。水平方向延伸孔与两个垂直方向延伸孔相接，两个垂直方向延伸孔的形状和尺寸完全相同，水平方向延伸孔与两个垂直方向延伸孔均为长条状的矩形孔，该矩形孔为规则的矩形。该滤波器具有结构简单、封装尺寸小、多模式、透射率高、通带平滑、阻带较窄、可调节性以及良好的品质因数。可以通过改变结构参数可以调节阻带带宽。结果表明，其阻带透射比可低至于0.01，通带最大透射比高达0.98，且顶部分布平滑。该滤波器在微纳光学集成器件具有着良好的应用前景。

技术领域

本发明关于微纳光学技术领域，具体涉及一种基于表面等离子激元波导带阻滤波器。

背景技术

表面等离子体激元(Surface Plasmon Polartions,SPPs)是沿金属-介质交界面上传播的一种特殊电磁表面波。是局域在金属表面的一种由自由电子和光子相互作用形成的混合激发态。在这种相互作用中，光波照射下的自由电子与其共振频率相同时发生了集体振荡，这种表面电荷振荡与光波电磁场之间的相互作用就构成了具有独特性质的SPPs。表面等离子体激元SPPs器件是当今世界研究热点和发展方向。

随着科技的发展，信息技术深刻影响了人类的生活方式，与此同时，人们对于高速信息传输及处理有了更高的要求，并且期望科研人员能够找到体积小、高精度、高速率的新一代光电子器件。伴随着纳米科技的进步，许多表面等离子体光学器件不断向前推进，在各个领域发挥着越来越重要的作用。而滤波器在光学集成器件中就扮演着重要角色之一。

滤波器作为一种对信号有处理作用的器件，也作为一种消除干扰的载体，在医疗、军事、通信等领域有着广泛的应用。但由于传统的滤波器在封装大小、处理速度等方面受到了制约，不能很好的适应光电子领域发展。而表面等离激元光学滤波器具有封装尺寸小、功耗低、易集成等方面优点，引起了越来越多的人关注和研究。

近年来，表面等离子体波导滤波器被提出并加以研究。例如，有人设计了方形环腔、方形环横腔、矩形环腔等结构的带阻滤波器，其都从不同的角度对透射率、多模式、可调节等方面进行了分析研究。虽然这些结构具有体积小、可调节、阻带模式多等优点，但还存在阻带的透射率略高、通带的透射率略低，曲线不够平滑和品质因数较低等不足之处。为了克服上述的不足和获得良好的滤波器特性，本实用新型提出一种基于表面等离子激元波导带阻滤波器。

发明内容

本发明的目的是设计一种表面等离子激元带阻滤波器。在原始的表面等离子激元滤波器的基础上，对金属膜上的结构进一步的改进，通过改变谐振腔的高度、宽度和位置等参数，可以发现此结构能够有效的调节带阻滤波器透射率、带宽、共振模式等性能。

本发明具体设计了一种表面等离子激元带阻滤波器，此滤波器主要由金属膜、谐振腔与波导管构成。谐振腔与波导管均嵌套在金属膜面内，波导管呈长条状的矩形结构，谐振腔呈方形U字形结构，其内部所填充介质均为空气。谐振腔水平方向延伸孔平行于波导管，谐振腔垂直方向两个延伸孔是关于水平方向延伸孔垂直方向中线对称，并且谐振腔垂直方向两个延伸孔的高度和宽度相等。平面光从波导管的左侧平行向右入射，透射光从波导管的右侧出射；同时平面光也可以从波导管的右侧平行向左入射，透射光从波导管的左侧出射。

所述金属膜的厚度可以任意符合等离激元滤波器工作条件的厚度。

所述介质材料可以任意符合等离激元滤波器工作条件的材料，为了获得滤波器的最佳特性，使用空气作为介质材料。

所述金属膜材料为金、银中的任意一种，其最佳的材料为金。

所述金属膜长度为2400nm，宽度为2000nm。