[实用新型]一种单向等离激元布拉格波导反射器

说明书

一种单向等离激元布拉格波导反射器，包括，第一金属层，非金属层以及第二金属层；所述非金属层包括芯层，以及在所述芯层上形成的沿所述芯层内电磁波传输方向非对称的、与所述芯层一体形成的至少一个微结构；当所述电磁波沿所述反射器的第一方向入射时，所述反射器呈现出高吸收率；当所述电磁波沿所述反射器的第二方向入射时，所述反射器呈现出高反射率。该反射器能够实现对电磁波的单向反射，即该反射器能够同时实现单一方向反射器和单一方向吸收器的功能。

技术领域

本实用新型涉及一种等离激元布拉格波导，具体涉及一种单向等离激元布拉格波导反射器。

背景技术

等离激元提供了一种用于汇聚或引导光线超越衍射极限的有效方式。在各式各样的等离激元光波导中，金属-非金属-金属(metal-insulator-metal,MIM)波导由于具有非常强的场限，可以用于高集成芯片上的等离子激元电路，因而备受关注。如今，基于MIM波导的一系列等离激元设备被提出，如，探测器、反射器、电光开关、非线性设备、滤波器、共振器等。近些年来，在众多MIM波导设备中，等离激元布拉格反射器受到的关注显著增加。这是由于等离激元布拉格反射器可以用来控制等离激元模块，而该等离激元模块就是形成等离激元设备和等离激元电路的基本单元。然而，现有技术中的纳米结构单元乃至等离激元布拉格反射器的整个结构都被限制成沿纵向对称的结构。因此，光从等离激元模块左侧入射的反射率，与从所述等离激元模块右侧入射的反射率总是相等的。但是，在一些特定需求场景中，如所述反射器两个方向上的电磁波传输需表现出非对称性质的场景中，相等的反射率限制了等离激元光学器件的应用领域。

在很多文章中，使用如瑞利展开等复杂的理论模型，或者如时域有限差分(FDTD)和有限元法(FEM)等耗时的数学方法，对等离激元布拉格反射器进行分析、设计和优化。例如， Li et al.(Li G,Cai L,Xiao F,Pei Y and Xu A 2010 Opt.Express 18 10487)提出了一种定量计算方法，该方法基于等离激元布拉格反射器的半解析耦合模式模型，此模型可以包括不同数量的纳米结构，并且使用该模型可以显著简化对于所述反射器的设计和优化过程。最近，用于电磁波的非对称传输设备也正在更多地被深入研究。例如，Fedotov etal.(Fedotov V A,Mladyonov P L,Prosvirnin S L,Rogacheva A V,Chen Y andZheludev N I 2006 Phys.Rev.Lett.97 167401)报道了一种基于平面手性结构的沿波传输方向非对称的偏振敏感传输效应，Shi et al.(Shi J,Liu X,Yu S,Lv T,Zhu Z,Ma H Fand Cui T J 2013 Appl.Phys.Lett.102 191905)证明了双层手性材料中线偏振电磁波在两个相对方向上的双频带非对称传输，Xu et al.(Xu Y,Gu C,Hou B,Lai Y,Li J andChen H 2013 Nat.Commun.4 2561)提出了基于梯度折射率材料的光非对称传播的光波导。

尽管如此，现有的非对称传输技术仍然没有能够达到足够高的电磁波非对称传输效果，而且由此形成的设备在功能上比较单一，限制了器件在更多场景下的应用，设备结构的相对复杂也使得加工实现的成本较高。

实用新型内容

针对以上存在的技术问题，本申请提出了一种单向等离激元布拉格波导反射器，通过设计具有由周期性纳米结构组成的沿纵向(即电磁波传输方向)非几何对称的MIM波导，使得该反射器沿电磁波传播方向上具有非对称的反射性质。