一種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器的製造方法
2023-07-20 02:13:51
一種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器的製造方法
【專利摘要】本實用新型屬於光學【技術領域】，特別涉及用於光學微捕獲中的一種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器。一種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器，器件由光纖端面鍍金屬膜，在金屬膜表面刻寫單縫和陣列微槽結構構成，金屬膜膜厚100-300納米，單縫位於纖芯的中心軸線上，單縫的深度與金屬膜厚相同，單縫的寬度50-200納米；陣列微槽結構的深度20-90納米，寬度100-400納米。該艾裡多光束髮生器體積小，集成度高，易於實現全光纖集成，可以與現有光纖技術進行互聯，在微光學粒子操縱中具有重要意義。
【專利說明】一種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於光學【技術領域】，特別涉及用於光學微捕獲中的一種光纖在線表面 等離子體艾裡（Airy)光束髮生器。
【背景技術】
[0002] 光束整形可以提供各種不同尋常的光束輪廓，其在光學微捕獲領域中起重要作 用，目前已成為研究熱點。貝塞爾光束，拉蓋爾-高斯光束，準直光束已被應用到光鑷系統 和雷射器中。艾裡光束由於具有橫向加速，非衍射，自重構等不同尋常的特性，該特性可以 在較長距離存在，因此在微小粒子操控中利用光散射力可以提供較大距離的引導，而吸引 了研究人員的注意。在大部分的實驗系統中，艾裡光束是利用高斯光束傳過相位型空間光 調製器（Spatial Light Modulator, SLM)來實現，但空間光調製器有一些缺點，如尺寸大，低 精度，由於材料所限其雷射損壞閾值較低等。
[0003] 表面等離子體激元（Surface Plasmon Polaritons，SPPs)是光和金屬表面的自由 電子相互作用所引起的一種表面電磁波模式，在這種相互作用中，自由電子在與其共振頻 率相同的光波照射下發生集體振蕩。它局限於金屬與介質界面附近，沿表面傳播，並能在特 定納米結構條件下形成局域場增強。它能夠克服衍射極限，產生許多新穎的光學現象，如負 折射、超高解析度成像、透射增強等。這些新穎的現象預示著新原理、新理論、新技術。當改 變金屬表面結構時，表面等離子體激元的性質、色散關係、激發模式、耦合效應等都將產生 重大的變化。通過SPPs與光場之間相互作用，能夠實現對光傳播的主動操控。表面等離子 體激元在開發小型化的光子器件方面具有明顯的優勢。金屬表面等離子體的光學器件受到 了越來越多的關注。
[0004] 目前基於表面等離子體激元的艾裡光束在平板波導器件中已實現（Phys. Rev. Lett.，2011，107, 116802 和 Phys. Rev. Lett.，2011，107, 126804).該系統需要精確的對準 裝置，且是在波導平面的近場實現，非自由空間。因此緊湊的全光纖艾裡光束是渴望的。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的目的在於提供一種緊湊型全光纖艾裡光束髮生器。
[0006] 本實用新型的目的是這樣實現的：
[0007] -種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器，器件由光纖端面鍍金屬膜，在金屬 膜表面刻寫單縫和陣列微槽結構構成，金屬膜膜厚100-300納米，單縫位於纖芯的中心軸 線上，單縫的深度與金屬膜厚相同，單縫的寬度50-200納米；陣列微槽結構的深度20-90納 米，寬度100-400納米。
[0008] 光纖是單芯光纖或多芯光纖，纖芯間的排布是線性陣列排列的。
[0009] 陣列微槽結構，鄰近槽之間的間隔是梯度變化的，每個槽距離單縫的空間位置 為：
[0010]
[0011] 其中扒是一個初始相位，x是第η個槽距離單縫的距離，Χ(ι是一確定光束加速的 參數，
【權利要求】
1. 一種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器，其特徵在於：器件由光纖端面鍍金屬 膜，在金屬膜表面刻寫單縫和陣列微槽結構構成，金屬膜膜厚100-300納米，單縫位於纖芯 的中心軸線上，單縫的深度與金屬膜厚相同，單縫的寬度50-200納米；陣列微槽結構的深 度20-90納米，寬度100-400納米。
2. 根據權利要求1所述的一種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器，其特徵在於： 所述的光纖是單芯光纖或多芯光纖，纖芯間的排布是線性陣列排列的。
3. 根據權利要求1或2所述的一種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器，其特徵 在於：所述的陣列微槽結構，鄰近槽之間的間隔是梯度變化的，每個槽距離單縫的空間位置 為：
其中Φ C!是一個初始相位，X是第η個槽距離單縫的距離，Χ(ι是一確定光束加速的參數， ι
是表面等離子體波的波矢，￡(1和eg是槽內介質和金屬膜的介電常數。
4. 根據權利要求3所述的一種光纖在線表面等離子體艾裡光束髮生器，其特徵在於： 所述的金屬膜為金、銀或鋁。
【文檔編號】G02B27/42GK203838414SQ201420103573
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月8日 優先權日:2014年3月8日
【發明者】關春穎, 史金輝, 楊菁 申請人:哈爾濱工程大學