[发明专利]一种金属波导结构及其使用方法

权利要求书

1.一种金属波导结构，其特征在于，包括：

金属波导体和介质微球体；

所述金属波导体为中空金字塔锥形的框体结构且具有外壁面和内壁面；

所述介质微球体设于所述金属波导体内且与内壁面贴合；

所述金属波导体包括入射端口和出射端口，所述入射端口和出射端口的形状为方形，处于所述出射端口位置的金属波导体的锥角大于满足绝热条件所需的临界锥角。

2.根据权利要求1所述的金属波导结构，其特征在于，所述金属波导体包括若干个首尾相接的连接件，所述连接件的表面设有将所述框体结构包裹住的包层体，所述包层体形成金属壁。

3.根据权利要求2所述的金属波导结构，其特征在于，所述金属壁的厚度为100nm。

4.根据权利要求2所述的金属波导结构，其特征在于，所述框体结构为棱锥型结构。

5.根据权利要求1所述的金属波导结构，其特征在于，所述的入射端口的宽度为5μm，所述出射端口的宽度为100nm，所述金属波导体的锥角为60°。

6.根据权利要求1所述的金属波导结构，其特征在于，所述介质微球体的半径为1100nm。

7.根据权利要求1所述的金属波导结构，其特征在于，在不考虑色散的情况下，所述介质微球体的介电常数为2.2。

8.根据权利要求7所述的金属波导结构，其特征在于，所述金属波导体具有四个内壁面，所述介质微球体通过嵌入方式固定在金属波导体内，并与所述四个内壁面相切。

9.一种属波导结构的使用方法，其特征在于，基于权利要求1至7任意一项所述的金属波导结构，包括以下步骤：

将波长λ＝500nm、半宽高为9nm的线性偏振高斯光束作为入射光入射至位于内嵌介质微球体的金属波导体前端的光阑，再经过聚焦透镜，将光场耦合进入内嵌介质微球体的金属波导体，且使其聚焦点为金属波导体入射端口的中心位置；

采用时域有限差分数值模型模拟在金属波导体内的光学演化；其中，时域有限差分数值模型的网格单元设为Δx＝Δy＝Δz＝20nm，且截断采用各向异性完全匹配层吸收边界条件；

采用Drude-Lorentz模型描述铝的介电常数与入射波长的关系；其中，空气和铝的介电常数分别为ε2＝1、εAl＝-34.2+9.0i；

当光场在介质微球体与金属波导体内壁接触激发表面等离子体激元，激发后的表面等离子体激元沿着金属波导体的内壁面传输；随着金属波导体的内壁面的间隙变窄，从而激发间隙表面等离子体；所述表面等离子体激元与间隙表面等离子体叠加在一起就构成驻强波，最后得到增强的输出光场。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述光阑的直径为9mm，所述聚焦透镜的孔径NA为0.65。