[发明专利]混合型的金属‑介质SSP周期光栅系统及其用途和方法

摘要

本发明公开了一种混合型的金属‑介质SSP周期光栅系统及其用途和方法。本发明采用混合型的金属‑介质SSP周期光栅，能够兼顾现有SSP周期金属波导的技术优势，同时也能够通过介质填充更加有效地局促太赫兹波在近场传播，具有低损耗的特点；通过外加电子束在混合型的金属‑介质SSP周期光栅激发表面等离子体激元，在满足SSP色散与外加电子束色散匹配的条件下能够得到高效率的类表面等离子体激元，并且通过介质填充形成周期性的金属‑介质表面，从而相比于纯金属周期光栅能够更有效地局限类表面等离子体激元，同时给出了通过电子束激发SSP的系统原理实施图，因此能够克服已有的光学激发方式的低功率激发的劣势，具有大功率和高效率的特点。

主权项

一种混合型的金属‑介质SSP周期光栅系统，其特征在于，所述混合型的金属‑介质SSP周期光栅、发射阴极、收集极和磁聚焦系统；其中，所述混合型的金属‑介质SSP周期光栅包括衬底、周期性的梯形结构和介质，在衬底上设置周期性的梯形结构，梯形结构沿xz平面的剖面为梯形，沿y轴平行，相邻的两个梯形结构之间为梯形凹槽，在梯形凹槽内填充介质，介质填平梯形凹槽，形成混合型的金属‑介质SSP周期光栅；位于混合型的金属‑介质SSP周期光栅一侧的发射阴极发射电子束，电子束平行于x轴，沿着混合型的金属‑介质SSP周期光栅的上表面传播；在周期性的金属和介质的分界面感应出电场，继而电场产生磁场，在混合型的金属‑介质SSP周期光栅的表面感应出的电磁场反过来又与电子束相互作用，形成沿表面传播的局域模，从而有效地激发混合型的金属‑介质SSP周期光栅产生类表面等离激元SSP，产生的类表面等离激元在混合型的金属‑介质SSP周期光栅的上表面沿着x轴方向传播，周期性的梯形结构的间隙中填充的介质使得产生的类表面等离子体激元SSP有效地局域在混合型的金属‑介质SSP周期光栅的表面，进一步与电子束相互作用；当满足类表面等离子体激元SSP的色散与外加电子束的色散相匹配时，类表面等离子体激元得到有效激发并且被放大；电子束离开混合型的金属‑介质SSP周期光栅后，由位于混合型的金属‑介质SSP周期光栅的另一侧的收集极收集作用完的电子束；在发射极和收集极之间设置一个磁聚焦系统，产生一个沿电子束传播方向的恒定磁场，从而有效约束电子束，使得电子束在传播过程中不发散。