[发明专利]一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体技术领域，具体地说涉及一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法。 

背景技术

等离子体光子晶体，是由等离子体自身密度的周期性分布或者同其它介电材料交错周期性排列而形成的一种新型可调光子晶体。与传统光子晶体相比，等离子体光子晶体具有反常折射、时变动态可控等特殊性质。基于以上特性，等离子体光子晶体可以被应用在等离子体天线、光开关以及等离子体隐身等众多电磁波控制领域，具有广泛的应用前景。 

常规的等离子体光子晶体的周期性一般为人工固定的，通常通过在平板上制作介质棒阵列或空气孔阵列来实现。如果要改变原有周期性还需要重新制作晶体模板，比较麻烦。受制作技术的限制，常规的等离子体光子晶体一般为两种折射率交替排列构成，结构简单，且对称性一般为四边形或六边形等简单对称性。本申请人采用简单的双水电极介质阻挡放电装置，在先专利CN200610102333.0实现了三种折射率周期性排列的超晶格等离子体光子晶体，本申请人的另一在先专利CN201010523218.7实现了四种折射率周期性排列的超晶格等离子体光子晶体。这些等离子体光子晶体均为不同折射率交替排列构成超晶格等离子体光子晶体，但相对来说，结构上仍稍显简单，不能满足某些特殊领域的应用。 

发明内容

本发明的目的就是要提供一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置和方法，所述具有五种折射率的等离子体光子晶体在电磁波控制领域及其它工业领域可以有更广泛的应用。 

本发明的目的是这样实现的：一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的装置，包括真空反应室及安装于所述真空反应室内的两个水电极，其特征是，在所述两个水电极之间设置有正方形放电边界；在所述真空反应室的壁体上设置有进气口和出气口；在所述真空反应室上设置有温度控制调节装置和湿度控制调节装置。 

所述水电极的电介质容器是由空心有机玻璃管与玻璃电介质利用硅胶密封在一起制作而成，所述电介质容器的尺寸为：长度为12cm，内径为7.2cm。 

所述温度控制调节装置包括温度计及缠绕在水电极上并外接循环水的塑料导管。所述塑料导管上设置有控制循环水流速的阀门。 

所述湿度控制调节装置包括湿度计及开在真空反应室壁体上的可插入含水蒸汽的针管的喷射针孔。所述喷射针孔内填充有密封胶塞，所述喷射针孔外侧覆盖有设置于所述真空反应室壁体上的封闭盖。 

在所述真空反应室上设置有压力计。 

本发明设置了真空反应室温度控制调节装置和湿度控制调节装置，通过气体放电本身产生的热量实现温度的升高，通过塑料导管中的循环水与水电极中的水进行热量交换实现温度的降低，由温度计实时监测密闭容器内气体的温度值。真空反应室内事先充入湿度较低的混合反应气体，使用针管插入喷射针孔中喷入水蒸气实现湿度的增加，由湿度计实时监测真空反应室内气体的湿度值。 

一种产生具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的方法，其特征在于，放电条件为：放电间隙的厚度为2.0mm，外加电压为3.5-5.1kV，频率为55-60kHz，放电气体为99.1%-99.9%Ar，其余为空气，气隙气压为0.65-0.8atm，温度范围为285-320K，湿度范围为 70%-90%RH。 

放电条件为：放电间隙厚度为2.0mm，外加电压为3.6kV、频率为58kHz，氩气含量为99.9%，气隙气压为0.75atm，温度为300±5K， 湿度为85%RH。 

本发明在改变放电间隙、外加电压幅度及频率以及氩气的含量等放电条件的同时，优化水电极的尺寸大小，增加温度控制调节装置和湿度控制调节装置，使密闭容器内温度控制在285-320K，湿度控制在70%-90%RH，得到了由等离子体片、粗等离子体柱以及两种细等离子体柱构成的四种等离子体通道，它们和未放电区域周期性的排列自组织形成具有五种折射率的新型等离子体光子晶体结构。该等离子体光子晶体结构更为复杂，具有更广阔的应用前景。 

附图说明

图1是本发明的装置的结构示意图。 

图2是本发明所产生的具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的照片。 

图3是本发明所产生的具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的正视示意图。 

图4是本发明所产生的具有五种折射率的新型等离子体光子晶体的立体示意图。 

图5是图2中所示的A、B、C、D四种等离子体通道所发射的光谱线的频移对比图。