[实用新型]一种基于多个金属复合纳米介质柱的多重谐振腔

说明书

本实用新型公开了一种基于多个金属复合纳米介质柱的多重谐振腔，属于电磁技术领域。本实用新型的多重谐振腔共由三层18个金属复合纳米介质柱组成，第一层6个金属复合纳米介质柱按矩形排列，第二、三层的各6个分别均匀的分布在内外两个圆上；该结构构成了4种大小差异的9个空腔。本实用新型的多重谐振腔通过介质柱之间的缝隙，由外部激发谐振，同时入射波激发的谐振等离子波在不同频率由4种大小各异的9个空腔形成六种完全不同的谐振机制，通过改变金属涂层的材料和厚度以及最内层介质核的相对介电常数的大小来实现对不同频率的入射波激发谐振的等离子体波，实现不同频率多样化的多重谐振腔结构。

技术领域

本实用新型属于电磁技术领域，具体地说，涉及一种电磁谐振腔，更具体地说，涉及一种基于多个金属复合纳米介质柱的多重谐振腔。

背景技术

普通电磁波的谐振腔必须通过在腔体内馈源才能有效谐振，而且普通的电磁谐振腔在尺寸和形状确定的情况下，谐振模式只能是确定的低频和高频谐振模式，并且一般电磁谐振腔的几何尺寸就决定了谐振频率。

随着纳米科技的迅速发展，纳米金属材料不同于纯介质纳米柱材料，它不仅有纳米材料的优良性质，更集合了金属独有的特性，因此在物理和化学领域的展现独特性能。纳米金属材料应用在各个领域基础研究中的影响令人瞩目。尤其是金、银等贵金属可用于涂覆层，具有良好的光学性能。此外，一些金属纳米材料对温度、光线、声音及气体都很敏感，可用纳米金属材料来制备满足不同性能要求的传感器。在纳米光子学领域，表面等离子体光学逐渐凸显其优势。金属表面等离子体是一种独特的表面电磁波，其本质是由入射光与金属内部自由电子相互作用形成的。在金属与介质的分界面表面处产生表面等离激元，表面等离子激元是一种由光子与金属表面自由电子作用形成的光子-电子耦合态，这种耦合态使得表面等离子体局域场增强。

发明内容

针对传统电磁谐振腔存在的上述缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种由三层金属复合纳米介质柱组成的多重谐振腔结构，具有独特的光学特性和谐振模式。

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于多个金属复合纳米介质柱的多重谐振腔，包括分别设置在内层区域、中层区域和外层区域内的18个金属复合纳米介质柱，所述内层区域、中层区域和外层区域的中心点重合；所述18个金属复合纳米介质柱中的6个金属复合纳米介质柱在内层区域内按照矩形排列，所述18个金属复合纳米介质柱中的另外6个金属复合纳米介质柱在中层区域内按照圆形均匀排列，所述18个金属复合纳米介质柱中的其余6个金属复合纳米介质柱在外层区域中按照圆形均匀排列，所述中层区域中的金属复合纳米介质柱和所述外层区域中的金属复合纳米介质柱一一交错布置；所述18个金属复合纳米介质柱之间互不接触，所述18个金属复合纳米介质柱之间形成四种形状各异的9个空腔。

进一步地，所述18个金属复合纳米介质柱包括内层介质柱Ⅰ、内层介质柱Ⅱ、中层介质柱和外层介质柱；所述内层区域为矩形，所述内层介质柱Ⅰ有4个，分别设置在所述内层区域的四个顶点上，所述内层介质柱Ⅱ有2个，分别设置在所述内层区域的两条长边的中点上，所述内层介质柱Ⅰ的外径大于所述内层介质柱Ⅱ；所述中层区域为圆形，所述中层介质柱有6个，均匀分布在所述中层区域的边界上；所述外层区域为圆形，所述外层介质柱有6个，均匀分布在所述外层区域的边界上。

更进一步地，所述中层区域的半径为208.75nm，所述外层区域的半径为257nm，所述内层介质柱Ⅰ的半径为60nm，所述内层介质柱Ⅰ的圆心与所述内层区域的中心点的距离为120.8nm，所述内层介质柱Ⅱ的半径为43.9nm，所述中层介质柱的半径为60nm，所述外层介质柱的半径为67.5nm。

更进一步地，所述金属复合纳米介质柱的金属涂层的厚度为14～30nm。

更进一步地，所述金属复合纳米介质柱的金属涂层的材质为金或银。