[发明专利]基于对称性破缺的多金属纳米圆环结构的共振波长调谐器及方法

说明书

本发明公开了一种基于对称性破缺的多金属纳米圆环结构的共振波长调谐器及方法，属于共振波长谐调处理技术领域。所述调谐器包括与介质轴b转动连接的介质轴a和介质轴c，所述介质轴a、介质轴b和介质轴c上分别固定具有对称性破缺的金属纳米环a、金属纳米环b和金属纳米环c。本申请的结构在对称性破缺的多金属圆环中产生表面等离激元，其电磁场对金属圆环的绕轴旋转角度的变化非常敏感，当固定在金属纳米环中间的介质轴之间发生相对转动时，表面等离激元共振波长发生移动，通过改变金属纳米环之间的相对绕轴旋转角度，能够实现透射率曲线中共振波长的高效调节。

技术领域

本发明涉及一种表面等离激元共振波长的调谐装置以及调谐方法，属于共振波长谐调处理技术领域。

背景技术

表面等离激元是金属中自由电子和入射光波相互作用而产生的电磁模式。当入射光波频率与自由电子振荡频率相匹配时，会发生表面等离激元共振现象。共振时，入射光波和自由电子有效耦合，能量和动量进行有效交换，同时也会对金属的光学性质产生明显变化，如透射光谱在共振波长处呈现明显的峰值特性。研究表明，该共振波长对金属自身的形状和尺寸，以及其周围介质环境等因素均十分敏感，可以作为一种探测表面变化的敏感探针。虽然在很多金属纳米结构中，都能够在其透射率谱图上展现出共振特性，但是如果要调节其共振波长则需要通过改变金属纳米材料本身的参数，如形状和尺寸等才能够实现，这点在实际使用中非常不方便。对于单金属圆环结构，上述参数的改变，均需要通过改变单个金属纳米圆环材料本身才能实现，在利用其表面等离激元特性设计共振波长调谐器件的实际使用中非常不方便。因此单金属圆环结构设计的共振波长调谐器件的调节效率低。

发明内容

为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于对称性破缺的多金属纳米圆环结构的共振波长调谐器及方法，通过改变金属纳米环之间的相对绕轴旋转角度，能够实现透射率曲线中共振波长的高效调节。

本发明的技术方案是：一种基于对称性破缺的多金属纳米圆环结构的共振波长调谐器，包括若干转动连接且转动轴线位于同一直线上的介质轴，所述介质轴上分别固定具有破缺的金属纳米环。

所述金属纳米环以及介质轴数量均为三个，包括与介质轴b转动连接的介质轴a和介质轴c，所述介质轴a、介质轴b和介质轴c上分别固定具有对称性破缺的金属纳米环a、金属纳米环b和金属纳米环c。

所述介质轴b的长度均为60nm，金属纳米环b固定于介质轴b的中点处。

所述金属纳米环a、金属纳米环b和金属纳米环c的厚度均为50nm、内径为100nm、外径为120nm。

所述金属纳米环a与金属纳米环b的间距为10nm，所述金属纳米环b与金属纳米环c的间距为10nm。

所述金属纳米环a、金属纳米环b和金属纳米环c的破缺开口角度为30°。

所述金属纳米环a、金属纳米环b和金属纳米环c的材质为银。

所述介质轴a、介质轴b和介质轴c的材质为玻璃。

基于对称性破缺的三金属纳米圆环结构的共振波长调谐器的调谐方法，包括如下步骤：

S1)调节金属纳米环a、金属纳米环b以及金属纳米环c，使对应的三个破缺开口位于同一直线上。

S2)将待调节的共振波依次通过金属纳米环a、金属纳米环b以及金属纳米环c；

S3)旋转金属纳米环a和/或金属纳米环c，使金属纳米环a和/或金属纳米环c的破缺开口中心与金属纳米环b的破缺开口中心形成夹角，测算出相应的共振波长；

S4)根据测算的共振波长与所需的共振波长比对，调整所述夹角的大小；

S5)测算出调整后的共振波长；

S6)重复步骤S4和S5，直至得到所需的共振波长。