[实用新型]一种宽光谱变换器

说明书

本实用新型提出了一种宽光谱变换器，能够适用于结构简明，能够广泛适于于各种应用环境。该宽光谱变换器包括两个完全相同的等腰三棱柱,尺寸为纳米量级，等腰三棱柱的表面为金属材料，两个等腰三棱柱的尖端正对并保持间隙，尖端处的对等棱边组成的平面作为两个等腰三棱柱的对称面，待变换光谱激光的偏振方向在所述对称面内，且垂直于所述对等棱边，两个等腰三棱柱的结构参数满足并决定：待变换光谱激光同时辐照在临近间隙的两个等腰三棱柱尖端部分时,在金属表面激发表面等离子激子,激子辐射光谱表现出与入射激光光谱的相应调制效果。

技术领域

本申请属于纳米光子学技术领域，具体涉及一种宽光谱变换器。

背景技术

激光光谱变换技术一直是光学领域的重点发展方向。其技术思路是，借助一些光学效应或光学过程以作用待变换光谱，实现光谱强度、频段、谱宽等参数的调制。纵观激光技术发展历程，最为常用的光学过程是基于光学晶体中非线性光学效应的合频、差频过程。除了可用光学晶体种类极为有限这个限制因素之外，光学晶体中折射率色散特性也使得相位匹配成为该类光谱变换技术的固有技术难题。而当待变换光谱较宽时，传统的基于光学晶体非线性光学效应的光谱变换技术更显得无能为力。

在宽光谱变换技术领域，目前常采用的空芯充气光纤谱变换技术。该技术利用的是待变换激光与光纤中气体的非线性作用(主要是自相位调制效应)，从而实现对激光光谱的变换。但该技术的缺点是，系统庞大、技术调节复杂。在一些对小型化、紧凑型具有苛刻要求的应用环境，该技术并不适用。

实用新型内容

本实用新型提出了一种宽光谱变换器，能够适用于结构简明，能够广泛适于于各种应用环境。

本实用新型的基本原理为：该宽光谱变换器结构包括两个完全相同的纳米量级等腰三棱柱,中间形成间隙区。当待变换光谱激光同时辐照在临近间隙区的两三棱柱尖端部分时,可在金属表面激发表面等离子激子,根据材料特性和结构特征不同,激子辐射光谱会表现出与入射激光光谱的相应调制效果。

本实用新型的技术方案如下：

该宽光谱变换器，包括两个完全相同的等腰三棱柱,尺寸为纳米量级，等腰三棱柱的表面为金属材料，两个等腰三棱柱的尖端正对并保持间隙，尖端处的对等棱边组成的平面作为两个等腰三棱柱的对称面，待变换光谱激光的偏振方向在所述对称面内，且垂直于所述对等棱边，两个等腰三棱柱的结构参数(主要涉及表面材料特性和结构尺寸特征)满足并决定：待变换光谱激光同时辐照在临近间隙的两个等腰三棱柱尖端部分时,在金属表面激发表面等离子激子,激子辐射光谱表现出与入射激光光谱的相应调制效果。

基于以上方案，本实用新型还进一步作了如下优化：

等腰三棱柱为金属一体件。等腰三棱柱本体也可以是其他材料，但其表面必须为特定金属材料，且金属材料厚度必须能够保证产生金属表面等离子体。

等腰三棱柱的表面材料为金或银。如果等腰三棱柱为金属一体件，即为金或银材质的三棱柱。

两个等腰三棱柱的尖端之间的间隙d为15～40nm。

等腰三棱柱的厚度t为30～100nm；三棱柱底面的底边b为30～100nm、底面的高h为20～300nm。

等腰三棱柱最好为薄片型三棱柱，即t＜b，t＜h。

本实用新型的优点是：

1.本申请提出的薄片型双金属三棱柱纳米结构，其光谱变换功能的内在物理机制是表面等离子体机制，完全不同于传统的光学晶体中的非线性光学效应，因而没有固有相位匹配条件的制约，技术调节简单，易于实现小型化、紧凑型设计。

2.本申请提出的薄片型双金属三棱柱纳米结构，其光谱变换效果取决于该纳米结构材料特性和结构特征，这使得其特性设计有多个调节参数和维度，更具灵活性和调谐性。