[发明专利]一种增强表面等离子体光场激发强度的方法

权利要求书

1.增强表面等离子体光场激发强度的器件，其特征在于，所述器件包括：

透明基底；

用于对照明光衍射出各级次平面波的纳米结构层；

用于对照明光衍射出各级次平面波进行空间频谱范围和透射振幅调制的金属/介质多层膜；

用于增强金属/介质多层膜滤波产生表面等离子体光场激发强度的激发增强层。

2.根据权利要求1所述的增强表面等离子体光场激发强度的器件，其特征在于：所述透明基底的材料可以选择石英或蓝宝石。

3.根据权利要求1所述的增强表面等离子体光场激发强度的器件，其特征在于：所述纳米结构层包括衍射结构层和波导共振层两部分；衍射结构层首先将照明光衍射出各级次平面波；波导共振层用于对衍射结构层的平坦化，以及增强衍射出各级次平面波中特定级次的激发效率；

所述衍射结构层可以为不透光的金属膜层材料，也可以为透光的介质膜层材料，衍射结构层的结构形状可以制备为规则的几何体、或不规则的任意面型；所述衍射结构层上的结构分布可以是均匀的、或非均匀的，可以是一维、或二维结构；厚度选择通常为20nm～100nm；

所述波导共振层为透光的介质膜层材料；膜层材料可选择高折射率介质材料氧化钛、氮化硅或碳化硅；厚度选择通常为20nm～200nm。

4.根据权利要求1所述的增强表面等离子体光场激发强度的器件，其特征在于：所述金属/介质多层膜为交替金属和介质膜层，金属/介质多层膜的对数范围为2～12；金属/介质多层膜中的金属膜层材料可以选择贵金属金、银或铝，或者选择掺杂金属；金属膜层的厚度范围为10nm～40nm，制备的各金属膜层厚度可以相等，也可以厚度渐变；介质膜层材料可以选择二氧化硅、三氧化二铝或氟化镁，介质膜层的厚度范围为10nm～80nm，制备的各介质膜层厚度可以相等，也可以厚度渐变。

5.根据权利要求1所述的增强表面等离子体光场激发强度的器件，其特征在于：所述激发增强层的厚度范围为10nm～50nm；激发增强层的材料可以选择贵金属金、银或铝，或者选择掺杂金属。

6.一种增强表面等离子体光场激发强度的方法，其特征在于：照明光从权利要求1所述器件的透明基底底部入射，经过纳米结构层对照明光的衍射和金属/介质多层膜对衍射出各级次平面波的空间频谱范围和透射振幅调制，最终在激发增强层的上表面形成纵向5nm～50nm范围内倏逝的表面等离子体光场；表面等离子体光场的激发强度极大地提高。

7.根据权利要求6所述的一种增强表面等离子体光场激发强度的方法，其特征在于：照明光可以为紫外光、可见光、甚至红外波段。

8.根据权利要求6所述的一种增强表面等离子体光场激发强度的方法，其特征在于：纳米结构层将照明光衍射为各级次平面波；改变纳米结构层的衍射结构层的结构分布调节各级次平面波的空间频谱；改变纳米结构层的共振激发层厚度调节各级次平面的激发强度。

9.根据权利要求6所述的一种增强表面等离子体光场激发强度的方法，其特征在于：金属/介质多层膜的超衍射频谱操控光学特性实现单一级次平面波的透射；改变金属/介质多层膜中金属和介质膜层的材料参数、金属和介质膜层材料的几何参数实现空间频谱的带通范围和透射振幅的调节。

10.根据权利要求6所述的一种增强表面等离子体光场激发强度的方法，其特征在于：激发增强层设计能够极大地增强表面等离子体光场的激发强度。