[发明专利]平面槽深渐变彩虹局域器

说明书

技术领域

本发明属于人工表面等离极化激元领域，具体涉及一种平面槽深渐变彩虹局域器。

背景技术

基于表面等离极化激元（Surface Plasmon Polariton）的波导可以传导与传统光子电路相同大小带宽的电磁波，并且不受衍射极限的限制。这使得SPP器件在将来很可能实现光子与电子元器件在纳米尺度上的完美结合，因此广受学者关注。

然而自然界的SPP仅存在于光波段，为了在较低频段（THz、GHz）实现SPP，人们提出了人工表面等离极化激元（Spoof Surface Plasmon Polariton）。SSPP是一种可以人工设计，通过改变结构参数，改变表面波色散曲线的新型材料。经过近几年的发展，SSPP得到了长足的发展，在器件设计上有着广泛的应用。

彩虹局域是现代科学领域：超材料和慢波的结合。SSPP实现慢波的技术相当于传统减慢或者储存电磁波的技术来说，有着以下的重大优势：

1. 辐射小

2. 带宽大

3. 尺寸小

因此，需要一种彩虹局域器以实现上述功能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于人工表面等离极化激元的平面槽深渐变彩虹局域器。

为实现上述发明目的，本发明平面槽深渐变彩虹局域器可采用如下技术方案：

一种平面槽深渐变彩虹局域器，所述平面槽深渐变彩虹局域器为平面结构，所述平面槽深渐变彩虹局域器由周期性排列的金属单元组成，所述金属单元的大小和形状均相同，所述金属单元上均设置有垂直于所述周期渐变彩虹局域器长度方向的凹槽，所述凹槽均位于所述周期渐变彩虹局域器的同侧，从所述周期渐变彩虹局域器的一端到另一端，所述凹槽的深度逐渐递增或递减。

发明原理：平面槽深渐变彩虹局域器是基于人工表面等离极化激元的慢波器，其单元结构为金属单元和位于金属单元上的凹槽。当电磁波沿着平面槽深渐变彩虹局域器的一端向另一端激励时，入射电磁波会在器件表面形成表面波，满足特定的色散关系。由于群速度满足关系：                                                ，当群速度减小至零时，电磁波变停止。不同频率电磁波可以停留在不同槽深的位置。此特点使得其在实际应用下有着重大的发展前景。

与背景技术相比，本发明提供了一种基于人工表面等离极化激元的、平面槽深渐变彩虹局域器。这种彩虹局域器的工作带宽大，可以使特定频段的电磁波停留在不同的位置，并且可以通过等比例放大或缩小尺寸就可以使其工作在任意频段内。因此具有很高的潜在应用价值。本发明结构简单，为金属单元和位于金属单元上的凹槽周期排列组成。相比于其他传输线结构，例如导体夹带介质层的带状线、微带线等，结构十分简单。本发明的传输损耗小，电磁波可以传播几十个周期结构。传统的波导结构，例如双线传输线、同轴线，当频率升高到微波段时，传输损耗就十分之大。

附图说明

图1是本发明平面槽深渐变彩虹局域器金属单元的主视图；

图2是本发明平面槽深渐变彩虹局域器金属单元的俯视图；

图3是本发明平面槽深渐变彩虹局域器的仿真结构示意图；

图4是本发明平面槽深渐变彩虹局域器的实物图；

图5是通过改变槽深得到的不同色散曲线；

图6是通过改变槽深得到的不同频率电磁波的槽深-群速度曲线；

图7是本发明平面槽深渐变彩虹局域器实现彩虹局域现象的二维仿真结果；

图8是本发明平面槽深渐变彩虹局域器实现彩虹局域现象的二维测量结果；

图9是本发明平面槽深渐变彩虹局域器实现彩虹局域现象的一维仿真结果；

图10是本发明平面槽深渐变彩虹局域器实现彩虹局域现象的一维测量结果。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。