[发明专利]一种生成表面等离激元的实验系统

说明书

本发明实施例提供一种生成表面等离激元的实验系统，经过加载了奥尔弗光束频谱信息的空间光调制器的反射，完成对入射光束的调制，再经由第一傅里叶透镜、光阑和第二傅里叶透镜组成的空间滤波器，提取出远场上正一级干涉条纹所携带的光束信息获得奥尔弗光束的初始光场；奥尔弗光束的初始光场照射在玻璃基底的银膜的光栅结构上，光束经过光栅与表面等离子体极化激子耦合激发，从而在银‑空气界面上生成表面等离激元；采用空间光调制器对高斯光束的波前进行调制来产生不同参数的奥尔弗光束，进而生成对应参数与特性的表面等离激元，具有造价成本较低、系统构造简单、实验操作便捷等优点，提高了效率。

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，尤其涉及一种生成表面等离激元的实验系统。

背景技术

表面等离激元是一种能够将能量高度集中于金属和电介质交界面处的表面波。近年来，伴随着纳米科学的进步与发展，表面等离激元日益引发各类研究领域的广泛关注。2010年，在无衍射光束方面研究的启发下，艾里表面等离激元作为一种非衍射类等离子体被提出，并随后在实验上得到证明。生成表面等离激元的实验方法已经发展出几种特殊的技术，其中的一种是光栅耦合技术，利用光栅矢量纠正自由空间光束辐射与表面等离子体极化激子之间的波矢量不匹配关系，从而在金属和电介质的交界面产生表面等离激元。

2015年，Belafhal等人提出了一类新的标量非衍射亥姆霍兹方程解：有限奥尔弗光束。这种新型光束类具备特定的阶数；其中，1979年Berry等人在量子力学的背景下首次提出这类光束的零阶描述了普通的艾里光束。作为普通有限艾里光束的理论推广，有限奥尔弗束具有自加速、自聚焦等奇特的传播特性。

表面等离激元能够在亚波长尺寸结构下对电磁波进行操控，在光学传感、生物标记、光电技术等多个方面有着广泛的研究意义与应用背景。此外，表面等离激元的实验生成系统对于纳米级等离子体器件的研究具有潜在意义与价值；现有技术中表面等离激元生成系统，构造复杂、成本高、操作复杂，应用于实验中比较困难，且产生的表面等离激元的传输特性有限，特性调制不易。

发明内容

本发明实施例提供一种生成表面等离激元的实验系统，以解决现有技术中表面等离激元生成系统，构造复杂、成本高、操作复杂，应用于实验中比较困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种生成表面等离激元的实验系统，包括激光器、干涉模块和光栅银膜；

所述激光器用于发射出高斯光束；

所述干涉模块用于将所述高斯光束分束为第一入射光束和第二入射光束，并在所述第一入射光束中加载奥尔弗光束频谱信息后，对所述第一入射光束和所述第二入射光束进行干涉处理，提取远场上正一级干涉条纹所携带的光束信息以获得奥尔弗光束的初始光场；

所述光栅银膜用于接收奥尔弗光束的初始光场后，激发表面等离激元。

作为优选的，所述干涉模块包括立方分束晶体、空间光调制器和空间滤波器；

立方分束晶体用于接收所述高斯光束，将所述高斯光束分为第一入射光束和第二入射光束，将所述第一入射光束发送至所述空间光调制器，将所述第二入射光束发送至空间滤波器；

所述空间光调制器用于对所述第一入射光束进行波前调制，以在所述第一入射光束中加载奥尔弗光束频谱信息，将调制后的调制光束反射至所述立方分束晶体，并经所述立方分束晶体发送至所述空间滤波器；

所述空间滤波器用于对所述调制光束和所述第一入射光束进行干涉，并提取远场上正一级干涉条纹所携带的光束信息以获得奥尔弗光束的初始光场。

作为优选的，还包括扩束准直系统，所述扩束准直系统设于所述激光器和所述立方分束晶体间，所述扩束准直系统用于激光器发射出的高斯光束进行扩束与准直调节。