[实用新型]一种基于费马旋臂结构的人工表面等离激元波导

说明书

本实用新型涉及一种基于费马旋臂结构的人工表面等离激元波导，解决的是电模式表面等离激元波导各方向强度分布不均匀的技术问题，通过采用包括介质基板，以及设置在介质基板单面或对称面的金属费马旋臂结构，可以将表面等离激元束缚在金属费马旋臂结构单元周围，实现人工表面磁等离激元的高效传输。所述金属费马旋臂结构的厚度小于10^‑4倍工作波长的技术方案，较好的解决了该问题，并应用于等离激元波导中。

技术领域

本实用新型涉及等离激元波导领域，具体涉及一种基于费马旋臂结构的人工表面等离激元波导。

背景技术

表面等离子激元是金属表面自由电子与光子相互作用形成的一种特殊电磁波。表面等离子激元及其结构波导由于其可在亚波长范围内实现光场的约束与传播，作为一种可突破衍射极限，实现高密度光子集成和互联的有效可行的手段被世界各地的学者广泛研究。然而表面等离激元通常仅在接近其导体特征等离子频率时才能够表现出较强的亚波长局域场束缚性能,大多数金属的特征等离子频率却位于可见光、紫外线频段,导致使用金属线、金属板等常规的表面等离激元波导在微波、毫米波及太赫兹等较低频段的场束缚性能差。因此,为了在微波与太赫兹等较低频段获得良好的局域场束缚性能,人们提出了人工表面等离激元。而现有的人工表面等离激元波导大都基于电谐振模式，电谐振模式所产生的偶极子各向同性性能差，存在空间分布不均匀的局限性。本实用新型提供了一种基于费马旋臂结构的磁谐振表面波波导，解决了上述问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中存在的电谐振模式表面等离激元各方向强度分布不均匀问题。提供一种新的基于费马旋臂结构的磁模式人工表面等离激元波导，该基于费马旋臂结构的人工表面等离激元波导具有结构简单、各方向强度分布均匀的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种基于费马旋臂结构的人工表面等离激元波导，所述人工表面等离激元波导包括介质基板，以及设置在介质基板单面或对称面的金属费马旋臂结构；所述金属费马旋臂结构的厚度小于10^-4倍工作波长。

本实用新型的工作原理：现有的电磁谐振等离激元波导，由产生偶极子或者多极子谐振实现，产生极子谐振的表面波在利用波导传输时并不利于任意角度的弯曲扭转，各向同性性能差。而磁谐振表面波各向同性优于电谐振表面波。本实用新型的金属费马旋臂结构的厚度为10^-4倍量级，远远小于工作波长；费马旋臂结构可引导表面涡旋电流形成磁谐振，可以将表面波束缚在金属费马旋臂结构单元周围，实现表面波的高效传输，可通过结构尺寸的缩放，实现毫米波、微波和太赫兹频段的表面电磁波的传输。

上述方案中，为优化，进一步地，所述金属费马旋臂结构包括周期排列的金属费马旋臂单元。

进一步地，所述金属费马旋臂单元包括单臂螺旋条或双臂螺旋条或四臂螺旋条；相邻的金属费马旋臂单元通过螺旋条带臂连接。

进一步地，所述金属费马旋臂单元的半径为亚波长尺度

进一步地，所述金属费马旋臂单元由良导体制成。

进一步地，所述介质基板为柔性介质基板。可以任意角度弯折、扭曲、环绕甚至叠层，在不平坦的表面上实现表面波的传输。

本实用新型的金属费马旋臂结构可引导表面电流形成涡旋磁谐振，超薄费马旋臂结构附近磁场方向垂直于表面波的传播方向。基于费马旋臂结构的磁谐振表面波波导可在PCB板、聚酰亚胺基板、硅基板或者石英基板上加工。在金属费马旋臂结构单元组成的条带表面支持表面波的传输。低频段可以在PCB板上利用普通的印刷电路板技术进行加工，高频段的可以利用刻蚀或光刻技术在硅基板、石英基板等基板上加工而成。

本实用新型的有益效果：