申请/专利权人：东北林业大学

申请日：2024-01-17

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN117855777A

主分类号：H01P1/20

分类号：H01P1/20;G02B5/00;H01P1/203

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.26#实质审查的生效;2024.04.09#公开

摘要：本发明公开了一种基于表面等离子体激元的可调低通滤波器，属于光学器件技术领域，包括基底层、金属层、直波导、两个正方形截面金属棒、半椭圆形谐振腔和半椭圆形Kerr非线性介质；本发明利用表面等离子体在直波导与半椭圆形谐振腔间的相互耦合，产生低通滤波的效果，然后通过外加光场改变谐振腔内Kerr非线性介质的折射率，在不改变结构尺寸的情况下，实现滤波频率范围的调节；本发明的效果和益处为：本发明具有结构简单、带宽大、滤波频率范围可调的优点。

主权项：1.一种基于表面等离子体激元的可调低通滤波器，其特在于：包括基底层1、金属层2、直波导3、第一金属棒4、第二金属棒5、谐振腔6和Kerr非线性介质7，沿基底层的长度方向为x轴、宽度方向为y轴、厚度方向为z轴构成直角坐标系，在xy平面内，虚线M平行于y轴，虚线N平行于x轴且为直波导3的中轴线，虚线T平行于x轴，直波导3、谐振腔6、Kerr非线性介质7均关于虚线M对称，第一金属棒4与第二金属棒5二者关于虚线M对称；在xy平面内，所述的直波导3沿y轴方向的宽度W为55nm；所述的第一金属棒4是一个截面为正方形的直平行六面体，在xy平面内，第一金属棒4的截面为一个边长L为40nm的正方形，其边分别平行于x轴和y轴，第一金属棒4的截面的几何中心在虚线N上，且第一金属棒4的截面关于虚线N对称；所述的第二金属棒5是一个截面为正方形的直平行六面体，在xy平面内，第二金属棒5的截面为一个边长L为40nm的正方形，其边分别平行于x轴和y轴，第二金属棒5的截面的几何中心在虚线N上，且第二金属棒5的截面关于虚线N对称；所述的第一金属棒4的几何中心与第二金属棒5的几何中心的距离S为140nm；在xy平面内，所述的谐振腔6的截面为半个椭圆形，谐振腔6的长轴靠近直波导一侧，谐振腔6的长轴在虚线T上，其短轴在虚线M上，谐振腔6的半长轴a1为200nm、半短轴b1为150nm，谐振腔6与直波导3的耦合距离g为25nm；在xy平面内，所述的Kerr非线性介质7在谐振腔6的内部，Kerr非线性介质7的截面为半个椭圆形，Kerr非线性介质7的长轴靠近直波导一侧，Kerr非线性介质7的长轴在虚线T上、Kerr非线性介质7的短轴在虚线M上，Kerr非线性介质7的半长轴a2为100nm、半短轴b2为75nm，Kerr非线性介质7与直波导3的耦合距离g为25nm；在xy平面内，谐振腔6的圆心与Kerr非线性介质7的圆心重合于O点，O点为虚线T与虚线M的交点；所述的金属层2沿z轴方向的厚度、直波导3沿z轴方向的厚度、第一金属棒4沿z轴方向的厚度、第二金属棒5沿z轴方向的厚度、谐振腔6沿z轴方向的厚度、Kerr非线性介质7沿z轴方向的厚度均相等；所述的基底层1为三氧化二镓；所述的金属层2、第一金属棒4、第二金属棒5均为银；所述的直波导3和谐振腔6中填充空气，所述的谐振腔6与Kerr非线性介质7二者间的空隙形成了半椭圆环型空气腔8；所述的Kerr非线性介质7采用的材料为Au:SiO2；光由所述的直波导3的任一端入射均能够激发表面等离子体激元，所述的表面等离子体激元沿直波导3传播时，受到第一金属棒4和第二金属棒5的阻挡；直波导3与半椭圆环型空气腔8发生耦合，同时，直波导3与Kerr非线性介质7发生耦合，因此，在谐振腔中能够发生谐振的表面等离子体激元由直波导3耦合进入所述的半椭圆环型空气腔8和Kerr非线性介质7，在谐振腔6中发生谐振并耦合回直波导3；同时，第一金属棒4和第二金属棒5控制直波导3与半椭圆环型空气腔8间的耦合作用并控制直波导3与Kerr非线性介质7间的耦合作用，从而产生低通滤波的效果；最终，光由直波导3的另一端出射。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 东北林业大学 基于表面等离子体激元的可调低通滤波器

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