[发明专利]基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器

权利要求书

1.一种基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：该开口耦合谐振器包括五十欧姆微带线(1)、阻抗匹配枝节(2)、正方形金属外环开口谐振器(3)、正方形金属内环开口谐振器(4)；所述正方形金属外环开口谐振器(3)包括正方形金属开口外环(31)、外环谐振金属光栅(32)和外环开口(33)，所述外环谐振金属光栅(32)的外端与正方形金属开口外环(31)的内壁相接，所述外环谐振金属光栅(32)的内端与均指向正方形金属开口外环(31)中心的正方形金属内环开口谐振器(4)；所述正方形金属内环开口谐振器(4)包括内环谐振金属光栅(41)、正方形金属开口内环(42)、内环开口(43)，所述内环谐振金属光栅(41)的内端与正方形金属开口内环(42)的外壁相接，所述内环谐振金属光栅(41)的外端指向正方形金属外环开口谐振器(3)，并且与外环谐振金属光栅(32)成交错结构分布。

2.如权利要求1所述的基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：所述正方形金属外环开口谐振器(3)下边长与正方形金属内环开口谐振器(4)上边长均设有开口，且开口大小均为3um。

3.如权利要求1所述的基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：所述外环谐振金属光栅(32)垂直于正方形金属开口外环(31)内壁并且长度由边长中心向两侧递减，并且保证正方形金属开口外环(31)相邻两边上连接的外环谐振金属光栅(32)不会相互接触。

4.如权利要求1所述的基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：所述内环谐振金属光栅(41)垂直于正方形金属开口内环(42)外壁上并且内环谐振金属光栅(41)各光栅长度相同。

5.如权利要求1所述的基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：所述五十欧姆微带线(1)一端与阻抗匹配枝节(2)的中部连接形成馈电结构，阻抗匹配枝节(2)对称分布在正方形金属外环开口谐振器(3)外的两侧，且与正方形金属外环开口谐振器(3)之间有一段间隔，并且此间隔宽度可调；外接信号经过五十欧姆微带线(1)再经过阻抗匹配枝节(2)耦合进入谐振器结构的一端，并从该谐振器结构的另一端对称耦合出阻抗匹配枝节(2)，通过五十欧姆微带线(1)引出。

6.如权利要求1所述的基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：所述正方形金属开口外环(31)的边长、外环谐振金属光栅(32)的个数、长度、宽度、光栅间隔和外环开口位置(33)可调，通过改变上述的结构参数，能够调节各个谐振模式的谐振频点、谐振强度和谐振品质因数。

7.如权利要求1所述的基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：所述内环谐振金属光栅(41)的个数、长度、宽度、光栅间隔、正方形金属开口内环(42)的边长、内环开口位置(43)可调，通过改变上述的结构参数，能够调节各个谐振模式的谐振频点、谐振强度和谐振品质因数。

8.如权利要求1所述的基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：所述阻抗匹配枝节(2)的长度、宽度、与正方形金属开口外环(31)的间隔可调，通过改变上述的结构参数，能够调节各个谐振模式的谐振强度和谐振品质因数。

9.如权利要求1所述的基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：所述正方形金属外环开口谐振器(3)、正方形金属内环开口谐振器(4)利用片上芯片工艺多层金属的结构，在同一层或不同层实现耦合谐振。

10.如权利要求1所述的基于人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器，其特征在于：所述人工表面等离激元的片上无源四边形开口耦合谐振器的直径为126um，远低于其他已有的相同工作频率谐振器结构的尺寸，内环、外环开口结构使工作频率大幅降低的同时，仍可保持很小的结构尺寸。