[发明专利]表面等离子体极化激元调制

说明书

技术领域

本发明涉及基于表面等离子体极化激元的装置以及操作这种装置的方法。

背景技术

本部分对可以帮助便于更好理解本发明的方面进行介绍。相应地，基于该目的阅读本部分的陈述，并不是理解为对现有技术中有的或现有技术中没有的认可。

全光路由器执行光路由，而不执行接收到的光信号至电信号的中间转换。直到最近，避免这种转换使得全光路由器比将接收到的光信号转换成中间电信号的传统非全光路由器更快速地执行光路由。典型地，全光路由器比这种非全光路由器更简单，这是由于不存在用于执行这种转换的硬件。确实，较高操作速度以及较低复杂性通常使得这种全光路由器比非全光路由器更优选。

近来，对各种类型的非全光路由器的关注不断增加。一种类型的非全光路由器使用表面等离子体极化激元来执行光路由。这种类型的非全光路由器具有既能够高速工作制造起来又简单且不昂贵的潜力。具体地，这种非全光路由器的制造在很大程度上基于在微电子和集成光学制造中使用的传统技术。

表面等离子体极化激元通常也被称作表面等离子体激元。表面等离子体激元是传播表面电荷密度和关联的电磁波的组合。表面等离子体激元可以沿着金属和电介质之间的界面传播，并可以沿着暴露给真空的金属的表面传播。表面等离子体激元可以沿着这种界面和表面传播，而不管该表面是平滑的还是起伏的，以及不管该表面是平坦的还是弯曲的。

发明内容

各个实施例提供用于调制表面等离子体极化激元(SPP)的射流的装置和方法。一些实施例提供对SPP的射流进行聚焦或散焦。一些实施例可以用于增强与SPP相关联的电磁场的强度。

在第一方面中，本发明提出了一种装置，该装置包括：具有金属表面的基板、结构以及面对顶部金属表面的介电物体。该结构被配置为光学地产生在金属表面上传播的SSP。介电物体可控制为，在沿着以及接近该金属表面的不同位置的阵列处，调整介电常数的值。

在装置的一些实施例中，介电物体包括：面对金属表面的介电层、以及沿着该层放置的磁或电控制器。每个控制器能够改变介电层的相邻部分的介电常数。

在装置的一些实施例中，该结构包括沿着金属表面的变形的规则阵列。

在一些实施例中，该装置包括MEMS致动器阵列，并且介电物体包括柔性介电层或介电块的阵列。每个MEMS致动器能够改变层的相应部分或块中的相应的一个块距金属表面的距离。在一些这种实施例中，能够将介电层的每个部分或介电块中的每一个移位至金属表面附近。在一些这种实施例中，该装置包括：具有面对金属表面的表面的第二基板，所述MEMS致动器位于第二基板上。

在一些实施例中，该装置包括：具有沿着金属表面的变形的规则矩阵的第二结构。上述两个结构是分离的，并且第二结构被配置为光学地检测传播至第二阵列的SPP。

在第二方面中，本发明提出了一种方法。该方法包括：在金属表面上产生SPP射流，并以改变所产生的射流的波阵面的形状的方式，对所产生的射流的波阵面进行空间调制。该调制包括：相对于每个波阵面的第二部分的传播速度，减小每个波阵面的第一部分的传播速度。

在一些实施例中，该调制包括：操作多个MEMS致动器，以将介电层的部分或介电块移动靠近或远离顶部金属表面。介电层的每个部分或每个介电块具有沿着表面以及沿着波阵面的宽度，该宽度小于射流的波阵面的宽度的1/10，或者小于射流的SPP的波长。该操作可以包括：使介电层的部分或介电块与顶部金属表面之间存在距离，以具有上凸轮廓或上凹轮廓。

在该方法的一些实施例中，空间调制包括：对射流横向聚焦或者引起射流发散。

在一些实施例中，该方法还包括：检测由射流的空间调制后的波阵面的一部分辐射的光。该光从沿着顶部金属表面的变形的规则矩阵辐射。

附图说明

图1是产生并空间调制表面等离子体极化激元(SPP)的装置的一部分的顶视图；

图2是图1的装置的一部分的侧视图；

图3是示出了图1-2的装置的示例控制系统的框图；

图4是用于SPP射流的空间调制器(例如在图1-2的装置中使用)的第一实施例的一个MEM致动器的侧视图；

图5是进一步示出图4的空间调制器的一部分的斜视图；

图6是SPP射流的空间调制器(例如，在图1-2的装置中使用)的第二实施例的一个MEMS致动器的侧视图；

图7是图6的MEMS致动器的移动部分的顶视图；

图8是用于SPP射流的空间调制器(例如，在图1-2的装置中使用)的第三实施例的一个MEMS致动器的侧视图；