[发明专利]一种增强多色相干SPR器件及其控制方法

摘要

本发明公开了一种增强多色相干SPR器件及其控制方法。本发明采用金属复合光栅，对槽的深度进行周期性调制，在一个深度调制周期内包括m个深度不同的槽；自由电子束在金属复合光栅的表面飞过，最多激发(m‑1)个辐射频率的多色相干SPR；一个深度调制周期中不同深度的槽中分布的谐振模式不同，高频率的谐振模式主要分布在深度浅的槽中，因此通过调节对应槽的深度实现调节辐射频率；通过调节深度调制周期中槽的个数进行调节辐射频率的数目；在电子束的工作电压变化的过程中，各个方向上的辐射具有频率锁定的特性；本发明将辐射频率提高到两个数量级，辐射效率较高；实现多个相干辐射频率，辐射结构简单，且不需要群聚电子束，易于在微型互作用电路中实现。

主权项

1.一种增强多色相干SPR器件，其特征在于，所述增强多色相干SPR器件包括：金属复合光栅；金属复合光栅的单周期长度为p，槽的宽度为a，对槽的深度进行周期性调制，深度调制周期为L，L为p的整数倍，即L＝mp，m为≥2的自然数，在一个深度调制周期内包括m个槽，槽的深度分别为h₁～h_m；自由电子束在金属复合光栅的表面飞过，自由电子束的工作电压为U；根据单周期长度p、槽的宽度a、深度调制周期L，m个槽的深度h₁～h_m和自由电子束的工作电压为U，按照模式匹配法求得金属复合光栅的色散方程，确定色散线；电子束的色散线与金属复合光栅的色散线的交点为互作用点，当互作用点位于辐射区域时，激发出互作用点对应频率的空间辐射；根据辐射特性，整个色散空间划分为辐射区和非辐射区，金属复合光栅的色散线分裂成m个通带，其中频率最低的通带位于非辐射区域中，剩余(m‑1)个通带在辐射区域非辐射区均有分布，因此，通过调节电子束的工作电压，使得最多有(m‑1)个互作用点位于辐射区域，相应形成(m‑1)个辐射频率的多色相干SPR；一个深度调制周期构成一个谐振腔，谐振腔中槽的深度不同；色散线描述了谐振腔的谐振特性，不同的通带代表谐振腔的不同谐振模式；不同深度的槽中谐振模式的分布不同，高辐射频率的谐振模式主要分布在深度浅的槽中，因此通过调节对应槽的深度实现调节辐射频率；辐射角度与辐射频率有关；通过调节深度调制周期中槽的个数进行调节辐射频率的数目。