[发明专利]用于光处理的超材料结构以及处理光的方法

权利要求书

1.一种用于光处理的超材料结构(100)，包括：

第一光导(104、704a)；以及

第一复合谐振电磁结构(102、202、302、402、702a)，其具有第 一谐振频率ω_R1，将所述第一复合谐振电磁结构定位成与沿着所述第 一光导传播的光相互作用，以便将所述光的频率ω₁上变频至ω_R1，这 会产生ω₁的二次谐波和/或更高次谐波。

2.如权利要求1所述的超材料结构，其特征在于：

所述复合谐振电磁结构(102、402)包括谐振的周期性超材料结 构，所述谐振的周期性超材料结构包括：

多个金属纳米谐振器，i)其嵌入在非线性材料中，或者ii)其 设置在所述非线性材料的表面上；或者

多层结构，包括第一金属层，在所述第一金属层上的绝缘层， 以及在所述绝缘层上的第二金属层，所述多层结构具有延伸穿过至少 所述第一与第二金属层的对齐的孔的周期布置。

3.如权利要求1所述的超材料结构，其特征在于，所述第一光 导(104)包括具有锥形部分(116)的光纤，所述锥形部分(116) 具有减小的横截面积，所述锥形部分被布置在所述第一复合谐振电磁 结构(102)内，以增强由所述第一光导携载的光与所述第一复合谐 振电磁结构的耦合。

4.如权利要求1所述的超材料结构，其特征在于，进一步包括：

第二光导(704b)；

第三光导(704c)；

第二复合谐振电磁结构(702b)，其具有第二谐振频率ω_R2，所述 第二复合谐振电磁结构被定位成与沿着所述第二光导传播的光相互 作用，以便将所述光的频率ω₂上变频至ω_R2，这会产生ω₂的二次谐 波和/或更高次谐波；以及

第三复合谐振电磁结构(702c)，其具有第三谐振频率ω_R3，所述 第三复合谐振电磁结构被定位成与沿着所述第三光导传播的光相互 作用，以便将所述光的频率ω₃上变频至ω_R3，这会产生ω₃的二次谐 波和/或更高次谐波。

5.如权利要求4所述的超材料结构，其特征在于：

ω₁、ω₂及ω₃中的每一个的所述二次谐波皆在大约400nm至大约 700nm的范围内；或者

ω₁、ω₂及ω₃中的所述二次谐波分别对应于红光、绿光及蓝光。

6.如权利要求5所述的超材料结构，其特征在于：

所述第一、第二及第三复合谐振电磁结构均包括谐振的周期性超 材料结构，所述谐振的周期性超材料结构包括：

多个金属纳米谐振器，i)其嵌入在非线性材料中，或者ii)其 设置在所述非线性材料的表面上；以及

多层结构，包括第一金属层、在所述第一金属层上的绝缘层 以及在所述绝缘层上的第二金属层，所述多层结构具有延伸穿过至少 所述第一与第二金属层的对齐的孔的周期布置。

7.如权利要求5所述的超材料结构，其特征在于，所述第一、 第二及第三光导的每一个皆包括具有锥形部分的光纤，所述锥形部分 具有减小的横截面积，相应地将所述锥形部分分别布置在所述第一、 第二及第三复合谐振电磁结构内，以增强由所述第一、第二及第三光 导携载的光与所述第一、第二及第三复合谐振电磁结构的耦合。

8.一种光处理系统，包括：

如权利要求5所述的超材料结构；

第一光源(706a)，其被设置成发射沿所述第一光导传播的光；

第二光源(706b)，其被设置成发射沿所述第二光导传播的光； 以及

第三光源(706c)，其被设置成发射沿所述第三光导传播的光。