[发明专利]一种有源磁局域表面等离激元组件及调控方法

权利要求书

1.一种有源磁局域表面等离激元组件，其特征在于：包括介质基板、刻蚀在介质基板正面的中心金属圆盘、围绕中心金属圆盘的若干条周期性亚波长螺旋状金属条带、若干变容二极管、位于介质基板背面的若干电感；所述若干条周期性亚波长螺旋状金属条带形状相同，相邻两条周期性亚波长螺旋状金属条带之间的间距均相等；每条周期性亚波长螺旋状金属条带靠近中心金属圆盘的内端通过一个变容二极管与中心金属圆盘连接；每条周期性亚波长螺旋状金属条带的外端设有贯穿介质基板的第一金属通孔；每个第一金属通孔位于介质基板背面的一端与一电感连接用以通直流阻交流信号；所述中心金属圆盘的中央设有贯穿介质基板的第二金属通孔；所述第二金属通孔与每个第一金属通孔在介质基板的背面外接直流信号源使直流信号源的可变电压加载于变容二级管两端中心金属圆盘周期性亚波长螺旋状金属条带周期性亚波长螺旋状金属条带。

2.根据权利要求1所述的有源磁局域表面等离激元组件，其特征在于：所述介质基板采用有损耗的聚四氟乙烯介质基板，介质基板宽度L＝50毫米，厚度为h＝1毫米，介电常数为ε_r＝2.65，损耗角正切为tanδ＝0.001。金属条带材料为铜，厚度为0.018毫米。

3.根据权利要求1或2所述的有源磁局域表面等离激元组件，其特征在于：周期性亚波长螺旋状金属条带周期性亚波长螺旋状金属条带由以下公式确定：

其中，x(t)和y(t)分别表示金属条带上弧度为t时对应点的横坐标与纵坐标，R为周期性亚波长螺旋状金属条带的末端与圆心的半径长度，周期性亚波长螺旋状金属条带以圆心坐标为起始点。

4.根据权利要求1所述的有源磁局域表面等离激元组件，其特征在于：所述第二金属通孔位于介质基板背面的一端同样连接有电感。

5.根据权利要求1或2或3所述的有源磁局域表面等离激元组件，其特征在于：所述正面中心金属圆盘半径为R₁＝5毫米，周期金属结构拥有N条金属条带，N为大于2的整数，金属条带宽度为w＝1.7毫米，每个金属条带之间空气缝隙的占空比为a/d＝0.42，周期性亚波长螺旋状金属条带首端均匀排布在半径为R₂＝6毫米的圆周上，末端均匀排布在半径为R₃＝20毫米的圆周上；中心圆盘和周期性亚波长螺旋状金属条带之间形成空气槽，且空气槽宽度为R₂-R₁，第一金属通孔及第二金属通孔的直径为d_via＝2毫米。

6.根据权利要求5所述的有源磁局域表面等离激元组件，其特征在于：所述焊接在中心金属圆盘和周期性亚波长螺旋状金属条带之间空气槽部分的商业变容二极管型号均为SMV1231-079LF，变容二极管的电容值随着加载电压的不同而发生改变；介质基板背面焊接的电感值均为L_h＝10μH，用以通直流阻交流信号。

7.根据权利要求1～6所述的有源磁局域表面等离激元组件的调控方法，其特征在于：通过周期性亚波长螺旋状金属条带结构激励出磁偶极子和电偶极子，再通过调节变容二极管两端的加载电压实现磁偶极子和电偶极子模式的谐振频率、谐振顺序以及多极干涉的调控。

8.根据权利要求7所述的调控方法，其特征在于：所述磁偶极子和电偶极子的谐振频率、谐振顺序以及多极干涉通过改变外接直流加载电压来实现的，且若干个周期性亚波长螺旋状金属条带处加载的电压同步同幅度变化。