產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置的製作方法

2023-10-27 06:38:37 2

本實用新型涉及等離子體技術領域，尤其涉及一種產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置。

背景技術：

等離子體光子晶體，是由等離子體自身密度的周期性分布或者同其它介電材料交錯周期性排列而形成的一種新型可調光子晶體。它不僅具有一般光子晶體的性質，而且還體現等離子體的特性，通過改變等離子體參數或外加磁場可有效控制其帶隙。若在可調帶隙的等離子體光子晶體中構造適當缺陷，則可形成可調濾波器和波導等器件，這在工程方面具有重要應用。特別是，通過方便的調節電子密度、晶格常數、對稱性等空間或時間參數，可人為控制等離子體光子晶體光子帶隙，實現對不同頻率電磁波的控制等特殊性質，使得等離子體光子晶體在微波到太赫茲波段的控制上具有很好的應用前景，如等離子體隱身、濾波器、等離子天線及光開關等領域。但是現有缺陷模無法連續可調，使得等離子體光子晶體的應用範圍受到限制。

技術實現要素：

本實用新型克服了現有技術的不足，提供一種產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，使得等離子體光子晶體在雷射器、諧振腔、波分復用方面有應用前景。

為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案為：一種產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，包括放電電源、框架、安裝在所述框架上的氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管，所述框架包括上下平行設置的兩個第一有機玻璃板以及連接兩個所述第一有機玻璃板的多個支撐管，所述氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管均穿過兩個所述第一有機玻璃板，所述等離子體放電管位於所述氧化鋁陶瓷棒陣列之間，所述等離子體放電管與所述放電電源相連接。

本實用新型一個較佳實施例中，產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述氧化鋁陶瓷棒陣列包括多個氧化鋁陶瓷棒，多個所述氧化鋁陶瓷棒呈三角晶格排列。

本實用新型一個較佳實施例中，產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述氧化鋁陶瓷棒的直徑為6mm、長度為150mm。

本實用新型一個較佳實施例中，產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述等離子體放電管包括密封石英管、設於所述密封石英管內的兩個內電極，所述密封石英管內充入有壓強為650Pa、純度為99.99%的氬氣。

本實用新型一個較佳實施例中，產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述密封石英管的管壁厚度為1mm、外徑為12mm、長度為250mm。

本實用新型一個較佳實施例中，產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述支撐管為鋁方管，所述支撐管的長度為130mm。

本實用新型一個較佳實施例中，產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括位於下方的所述第一有機玻璃板的底端緊密貼合有第二有機玻璃板，所述第二有機玻璃板的厚度為10mm。

本實用新型解決了背景技術中存在的缺陷，本實用新型採用內電極結構，放電模式為低氣壓輝光放電，使等離子體放電過程中產生很少的熱量，等離子體放電管可以持續產生穩定均勻的等離子體，同時本實用新型具有結構簡單，操作方便，缺陷模連續可調節的優點，為等離子體光子晶體的研究提供了更為廣闊的空間，有望在工業應用中產生重要的作用。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的優選實施例的立體圖；

圖2是本實用新型的優選實施例的俯視圖；

圖3是本實用新型的優選實施例的等離子體放電管的結構示意圖；

圖4是本實用新型的優選實施例的等離子體光子晶體缺陷模變化圖像。

具體實施方式

現在結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。

如圖1所示，一種產生連續可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，包括放電電源1、框架、安裝在框架上的氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管2，優選放電電源1採用南京蘇曼公司生產的CPT-2000K等離子體專用電源，其輸出電壓為0-30kV，輸出頻率調節範圍約在5-20kHz，框架包括上下平行設置的兩個第一有機玻璃板4以及連接兩個第一有機玻璃板4的多個支撐管6，按照氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管2的排列位置在兩個第一有機玻璃板4上鑽上相應的通孔（圖中未示出），氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管2均穿過兩個第一有機玻璃板4，等離子體放電管2位於氧化鋁陶瓷棒陣列之間，形成一個缺陷，等離子體放電管2與放電電源相連接。

如圖2所示，本實用新型優選氧化鋁陶瓷棒陣列包括多個氧化鋁陶瓷棒8，多個氧化鋁陶瓷棒8呈三角晶格排列。進一步優選氧化鋁陶瓷棒8為實心圓柱，純度為99.5%，表面粗糙，其直徑為6mm、長度為150mm。兩個第一有機玻璃板4之間的間距為130mm，優選支撐管6為鋁方管，支撐管6的長度為130mm。位於下方的第一有機玻璃板4的底端緊密貼合有第二有機玻璃板10，第二有機玻璃板10的厚度為10mm，用於支撐氧化鋁陶瓷棒8和等離子體放電管2。為了提高等離子體放電管2的穩固性，本實用新型優選用有機膠水將等離子體放電管2與兩個第一有機玻璃板4固定。

如圖3所示，本實用新型優選等離子體放電管2包括密封石英管12、設於密封石英管12內的兩個內電極14，密封石英管12內充入有壓強為650Pa、純度99.99%的氬氣，兩個內電極14與放電電源1相連接，其中一個內電極14接地。密封石英管12的管壁厚度為1mm、外徑為12mm、長度為250mm，內電極14優選為圓銅管。等離子體放電管2採用內電極結構，放電模式為低氣壓輝光放電，使等離子體放電過程中產生很少的熱量，同時能夠持續產生穩定均勻的等離子體。

本實用新型在使用時，先開啟放電電源1；改變等離子體放電管2兩端的放電條件。不同的放電條件分別為：放電電壓20kV、頻率10kHz；放電電壓22 kV、頻率12kHz；放電電壓24 kV、頻率14kHz；放電電壓26 kV、頻率16kHz；放電電壓30 kV、頻率20kHz。隨著放電電壓的增大，對應的等離子體電子密度變化依次為1×1011cm-3、3×1011cm-3、5×1011cm-3、7×1011cm-3、9×1011cm-3。

本實用新型通過調節施加在等離子體放電管2兩端的電壓值，以此來改變等離子體電子密度，從而實現對等離子體光子晶體帶隙的調控，同時放電電流也隨之改變，利用ArI（2P2→1S5）光譜中的斯塔克展寬對等離子體光子晶體中的等離子體電子密度進行測定，隨著放電電壓的增大，對應的等離子體電子密度變化為1×1011cm-3-9×1011cm-3，利用示波器對放電電流進行測量，放電電流範圍在20mA-100mA，利用型號為5230C的安捷倫PNA-L網絡分析儀測量等離子體光子晶體的透射率，直觀的測量到等離子體光子晶體透射率及缺陷模的變化。從圖4中可以看出，此模型有效的禁帶寬度在7.2GHz-10.5GHz，隨著等離子體密度的增大，透射峰對應的諧振頻率向高頻方向移動，調節的範圍從7.7GHZ到8.5GHz，模擬結果顯示出密度為1011cm-3量級的等離子體在調節GHz範圍內的微波在此缺陷型光子晶體內的傳輸特性時所顯示的良好的效果，調節簡單，精確度高。這在極窄帶選頻濾波器中有著重要應用，對於發展超高密度波分復用光通信技術和超高精度光學信息測量儀器具有重要應用價值。

以上依據本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定技術性範圍。