[发明专利]一种一维光子晶体纳米槽微腔结构的单粒子捕获装置

说明书

本发明实施例公开了一种一维光子晶体纳米槽微腔结构的单粒子捕获装置，属于光学领域。所述单粒子捕获装置包括长方形板型结构的波导；以波导的第一中心线为对称轴，沿着波导的长度方向设置有贯穿波导的纳米槽，第一中心线为平行于波导的长度方向的中心线；波导在第二中心线的一侧设置有第一数量的锥形孔和第二数量的周期孔，第二中心线为垂直于波导的长度方向的中心线；以第二中心线为对称轴，波导在第二中心线的另一侧对称设置有第一数量的锥形孔和第二数量的周期孔；锥形孔的圆心和周期孔的圆心在第一中心线上。本发明的装置可以同时拥有强光学捕获力、低输入功率和高操作精确性等优点。

技术领域

本发明涉及光学领域，特别涉及一种一维光子晶体纳米槽微腔结构的单粒子捕获装置。

背景技术

近些年来，随着开发活性纳米系统的需要，如何对纳米颗粒进行精确的微操作成为了目前研究的热点。其中，光子晶体微腔凭借其Q/V高的优势(其中Q是质量因子，V是模式体积)，已经被研究者认为是良好的光学捕获和检测平台。特别是一维光子晶体纳米微腔，拥有超紧凑片上面积和优异集成性的优势，引起了集成芯片捕获和操纵领域的极大关注。

然而，现阶段的一维光子晶体微腔用于单纳米颗粒捕获和检测时，由于捕获对象和光场之间的相互作用非常低效，限制了系统操纵较小的纳米颗粒的精确性。通常为了实现大的光学捕获力来精确地操作纳米颗粒，需要较高的输入光功率，这样纳米颗粒由于光吸收导致温度升高，影响或损坏其结构和性能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种一维光子晶体纳米槽微腔结构的单粒子捕获装置，可以同时拥有强光学捕获力、低输入功率和高操作精确性等优点。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种一维光子晶体纳米槽微腔结构的单粒子捕获装置，所述单粒子捕获装置包括：

长方形板型结构的波导；

以所述波导的第一中心线为对称轴，沿着所述波导的长度方向设置有贯穿所述波导的纳米槽，所述第一中心线为平行于所述波导的长度方向的中心线；

所述波导在第二中心线的一侧设置有第一数量的锥形孔和第二数量的周期孔，所述第二中心线为垂直于所述波导的长度方向的中心线；以所述第二中心线为对称轴，所述波导在所述第二中心线的另一侧对称设置有所述第一数量的锥形孔和所述第二数量的周期孔；

所述锥形孔的圆心和所述周期孔的圆心在所述第一中心线上。

可选的，所述锥形孔是按照从靠近所述第二中心线到远离所述第二中心线的方向半径逐个减小的圆孔，所述周期孔是半径相等的圆孔。

可选的，所述锥形孔的半径按照预设的半价递减公式半径逐个递减。

可选的，所述第一数量的锥形孔靠近所述第二中心线；

所述第二数量的周期孔远离所述第二中心线，所述周期孔的半径等于所述锥形孔中半径最小的圆孔的半径。

可选的，所述第一数量的锥形孔远离所述第二中心线；

所述第二数量的周期孔靠近所述第二中心线，所述周期孔的半径等于所述锥形孔中半径最大的圆孔的半径。

可选的，所述锥形孔和所述周期孔中相邻的两个圆孔之间的圆心距相等。

可选的，所述单粒子捕获装置还包括衬底，所述衬底为长方体，所述波导设置在所述衬底的上顶面，所述波导的长边与所述衬底长边平行且相等。

可选的，所述波导的介质为硅，所述衬底的介质为二氧化硅。

可选的，所述波导的参数用于使入射光对所述一维光子晶体纳米槽微腔结构的单粒子捕获装置中的粒子的捕获力达到最大值；