[发明专利]一种实现电磁诱导透明现象的纳米光学结构

说明书

本发明涉及一种实现电磁诱导透明现象的纳米光学结构，包括表面等离激元效应层和导模谐振层，表面等离激元效应层位于导模谐振层上方。本发明可以在单元胞结构对称的前提下，实现电磁诱导透明现象。

技术领域

本发明涉及微纳光子学领域，尤其是一种实现电磁诱导透明现象的纳米光学结构。

背景技术

电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency, EIT)是三能级原子系统中由于激发路径与原子上能级之间的干扰而产生的一种电磁现象。EIT图像具有明显的窄窗，这在非线性光学处理，超快开关以及慢光器件等方面有着巨大的应用价值。近些年，研究人员在一些经典的结构中发现了类似原子系统的EIT现象，称之为类电磁诱导透明，即EIT-like。比较常见的实现EIT-like的系统有金属-介质-金属波导，金属聚合物，光子晶体以及超材料等。其中，基于亚波长单元结构的人工电磁超材料具有优异的电磁特性，如负折射率、超分辨率以及极化转化等，使得超材料研究成为近年量子通信、纳米光学等领域的前沿研究方向。

近年来，研究人员利用超材料来实现EIT现象以便研究其慢光效应等特性。一般而言，由于结构的对称性破缺，光波不同模式之间的相互耦合作用，就会产生EIT现象。然而，在之前的诸多基于超材料的研究中要实现EIT现象都是需要打破其结构的对称性的，这无疑给刻蚀加工带来了困难。如何在保持单元胞结构对称(即关于x和y轴对称)的前提下，实现EIT现象是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种实现电磁诱导透明现象的纳米光学结构，可以在单元胞结构对称的前提下，实现电磁诱导透明现象。

实现本发明目的的技术方案：

一种实现电磁诱导透明现象的纳米光学结构，包括表面等离激元效应层和导模谐振层，表面等离激元效应层位于导模谐振层上方。

进一步地，表面等离激元效应层和导模谐振层之间设有介质衬底层。

进一步地，表面等离激元效应层由金属材料制成，导模谐振层由高折射率材料制成。

进一步地，表面等离激元效应层设有十字形镂空谐振腔、圆形镂空谐振腔或方形镂空谐振腔。

进一步地，表面等离激元效应层采用金属银或金制成，导模谐振层由硅制成，介质衬底层由二氧化硅制成。

进一步地，介质衬底层折射率n=1.45。

进一步地，硅的取值为[波长，折射率实部，折射率虚部]=[ 688 708 729 751 774799 826,3.788 3.7644 3.7419 3.7204 3.6999 3.6801 3.6611，0.0112 0.009920.00865 0.00745 0.0063 0.00522 0.00421]，其中波长的单位为nm。

进一步地，纳米光学结构是由多个单元胞结构组成的周期性结构，X方向和Y方向是周期性，Z方向为单一性，每个单元胞结构Z向由上至下由表面等离激元效应层、介质衬底层、导模谐振层组成。

进一步地，单元胞结构关于X轴和Y轴对称设置。

进一步地，入射光为线偏光+z方向正入射，线偏光波长范围为700 nm ~ 800 nm。

本发明具有的有益效果：

本发明包括表面等离激元效应层和导模谐振层，表面等离激元效应层位于导模谐振层上方。与现有技术相比，本发明将表面等离激元效应和高折射率材料的导模谐振特性结合起来实现EIT-like现象，提出了一种实现电磁诱导透明现象的新结构，同时保持了单元胞结构的x和y方向的对称性。