[发明专利]一种基于表面等离激元超表面的偏振态控制光开关

说明书

本发明涉及光开关技术领域，具体涉及一种基于表面等离激元超表面的偏振态控制光开关，包括通过顺次设置的激光器、透镜、偏振控制器、超表面结构、光电探测器和电流表，激光器发射出光束，光束通过透镜投射到偏振控制器，偏振控制器接收光束并输出第一信号，超表面结构接收第一信号并在第一信号的激励下输出第二信号，光电探测器接收第二信号，并输出信号至电流表，通过电流表的电流判断偏振态控制光开关状态。利用超表面结构在不同偏振光的激励下产生不同的透射特性，对入射光选择性通过，实现对入射光阻断或通过的开关效应，通过改变外界条件影响超表面结构的表面等离激元的激发与传输特性，实现光开关打开与关闭的效果。

技术领域

本发明涉及光开关技术领域，具体涉及一种基于表面等离激元超表面的偏振态控制光开关。

背景技术

随着光信息与光通信的发展，光通信向集成光路发展，因此要求光学器件尺寸的微小型化。光开关作为信息交换、处理系统的基本单元，它的集成化对光信息与光通信具有重要意义。其的功能是在控制变量的作用下，实现光信号的某个参数，如功率、相位等快速、可逆地从一个状态转变为另一个状态。传统光开关尺寸大，存在光学衍射极限的问题，很难将器件集成到微纳米量级，推广使用受到限制。

发明内容

为解决现有技术中存在的光开关尺寸大，存在光学衍射极限的技术问题，本申请实施例提供了一种基于表面等离激元超表面的偏振态控制光开关，包括通过顺次设置的激光器、透镜、偏振控制器、超表面结构、光电探测器和电流表，激光器、透镜、偏振控制器与超表面结构位于同于轴线上，光电探测器与电流表之间电连接。利用超表面结构在不同偏振光的激励下产生不同的透射特性，对入射光选择性通过，实现对入射光阻断或通过的开关效应，通过改变外界条件影响超表面结构的表面等离激元的激发与传输特性，实现光开关打开与关闭的效果。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于表面等离激元超表面的偏振态控制光开关，包括通过顺次设置的激光器、透镜、偏振控制器、超表面结构、光电探测器和电流表；所述激光器、透镜、偏振控制器与超表面结构位于同于轴线上；所述光电探测器与所述电流表之间电连接；所述激光器发射出光束，所述光束通过所述透镜投射到所述偏振控制器；所述偏振控制器接收所述光束并输出第一信号；所述超表面结构接收所述第一信号并在所述第一信号的激励下输出第二信号；所述光电探测器接收所述第二信号，并输出信号至所述电流表，通过所述电流表的电流判断所述偏振态控制光开关状态。

进一步地，所述偏振控制器还包括一电开关；所述电开关控制所述偏振控制器输出第一信号。

进一步地，所述第一信号为X方向偏振光或Y方向偏振光。

进一步地，当所述第一信号为X方向偏振光时，所述电流表有电流通过，所述偏振态控制光开关处于打开状态；当所述第一信号为Y方向偏振光时，所述电流表无电流通过，所述偏振态控制光开关处于关闭状态。

进一步地，所述偏振控制器由起偏器和向列相液晶构成。

进一步地，所述超表面结构由多个单元结构按照矩形周期组合而成；所述每个单元结构包括互相分离且处于同一平面的第一棒体、第二棒体、第三棒体和第四棒体；所述第一棒体与所述第二棒体互相平行，所述第三棒体与所述第四棒体设于所述第一棒体与所述第二棒体之间；所述第三棒体与所述第四棒体互相平行；所述第三棒体与所述第一棒体和所述第二棒体均垂直。

进一步地，所述超表面结构下表面远离所述偏振控制器一侧设有一衬底。

进一步地，所述第一棒体、第二棒体、第三棒体和第四棒体均由贵金属材料制成。

进一步地，所述衬底为由SiO₂材料制成；所述贵金属材料为Au。

与现有技术相比，本发明的有益效果：