[发明专利]一种基于金属纳米介质柱的多频率谐振腔

说明书

本发明公开了一种基于金属纳米介质柱的多频率谐振腔，包括8个金属‑介质纳米柱，所述8个金属‑介质纳米柱中的4个金属‑介质纳米柱对称分布在周期半径为R₁的内层圆形区域边界上，另外4个金属‑介质纳米柱对称分布在周期半径为R₂的外层圆形区域边界上，所述R₁的长度比R₂的长度短。本发明利用金属和介质表面等离子波的特性，实现外部光或电磁信号通过等离子波在结构单元内部的谐振，与传统谐振腔源在内部引起谐振不同，同时运用等离子波作用在纳米柱之间形成谐振，使得谐振腔既可以相互独立，又可以形成一个整体，从而组成一个多频率的谐振腔。

技术领域

本发明属于电磁技术领域，具体的说是一种基于金属纳米介质柱的多频率谐振腔。

背景技术

电磁波，是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。在电磁波激励下，光波与金属内等离子体产生耦合作用，在自由空间-金属和金属-介质界面产生表面等离子体共振。当金属和介质复合纳米线构成一定的空间时，相邻的等离子波在空腔内形成等离子波谐振。由于多层复合纳米线形成不同的腔体，不同入射波形成的等离体波可以在不同的腔体里谐振，构成多频率谐振腔。

目前，谐振腔的发展趋势分别为：提供反馈能量以及选择光波的方向和频率，主要表现为对腔内震荡光束的方向和频率限制。一般，谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制，无法形成多频率的谐振腔。

中国专利申请号2006100496534公开了一种厚度在微米量级的介质薄膜之微波复介电常数的测量装置，它包括谐振腔、网络分析仪和介质基片，其特征在于所述谐振腔的两端设有射频耦合器，其中部设有通孔，所述介质基片用来承载介质薄膜，可插入所述通孔并两端处在谐振腔的两个耦合器相连接；该发明在谐振腔的中部开有通孔，故能将未镀介质薄膜的介质基片和镀完介质薄膜的介质基片分别插入所述谐振腔的通孔中，获得两组谐振频率及品质因数值，进而根据所获得的两组数据再结合谐振腔、介质基片以及介质薄膜的几何尺寸，推算出介质薄膜的复介电常数，包括复介电常数的实部和损耗角正切。但是目前谐振腔还没有单独应用于金属纳米介质柱，使得谐振腔既可以相互独立，又可以形成一个整体，从而组成一个多频率的谐振腔。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述技术问题，在电磁技术领域，利用在谐振腔界面的特定频率入射波和等离子波的相互作用，将光局域设在一个很小的工作区域内，并发生相互干涉，致使入射光由于发生相长干涉而得到增强；同时利用金属纳米结构的局域电磁场增强以及增强光散射的特性，运用在太阳能电池中，获得良好的陷光效应，进一步改善太阳能电池的光电转换效率；运用结构内部多谐振特性，作为外在多频率信号的检测，在传感器技术有重要的应用价值；运用纳米结构的谐振特性，可实现光和电磁波信号器件的集成。

本发明采用的技术方案如下：一种基于金属纳米介质柱的多频率谐振腔，包括8个金属-介质纳米柱，所述8个金属-介质纳米柱中的4个金属-介质纳米柱对称分布在周期半径为R₁的内层圆形区域边界上，另外4个金属-介质纳米柱对称分布在周期半径为R₂的外层圆形区域边界上，所述R₁的长度比R₂的长度短。

所述的金属-介质纳米柱的外层材质是金属银。

所述的金属-介质纳米柱处于空气环境中。

所述的金属-介质纳米柱上通过电磁波入射而产生散射和吸收特性。

具体来说，本发明有益效果为：

1)利用金属和介质表面等离子波的特性，实现外部光或电磁信号通过等离子波在结构单元内部的谐振，与传统谐振腔源在内部引起谐振不同。

2)运用纳米单元使得结构微型化，又利用纳米结构的谐振特性，使光和电磁波信号器件的集成。