表面等離子體透鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及表面等離子體透鏡，特別涉及一種單環(huán)、向心激發(fā)的表面等離子體透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的表面等離子體透鏡大多數(shù)采用在金屬膜上刻蝕制作出的環(huán)形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)徑向偏振的入射光照射到該環(huán)形結(jié)構(gòu)上時，能激發(fā)出表面等離子體，激發(fā)出的表面等離子體從環(huán)上各點(diǎn)向環(huán)中心傳播，在該中心同相干涉產(chǎn)生一個表面等離子體焦點(diǎn)。但實(shí)際上在環(huán)上激發(fā)的表面等離子體既會向環(huán)中心傳播，也會向環(huán)外傳播，而向環(huán)外傳播的表面等離子體對環(huán)中心形成表面等離子焦點(diǎn)沒有貢獻(xiàn)，導(dǎo)致該表面等離子體透鏡效率不高。為了提高效率，現(xiàn)有做法是可以在環(huán)的外側(cè)增加反射表面等離子體的結(jié)構(gòu)，雖然能提高效率，但是同時也增加的表面等離子體透鏡的復(fù)雜性，并使該器件的體積增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種表面等離子體透鏡，解決了現(xiàn)有技術(shù)為了提高效率而使表面等離子體透鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大的問題，該表面等離子體透鏡結(jié)構(gòu)簡單，體積小，利于小型集成。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種表面等離子體透鏡，包括基底和形成在所述基底上的金屬膜層;在所述金屬膜層上表面形成有主環(huán)形槽，在所述主環(huán)形槽的槽底且沿主環(huán)形槽的周向形成有副環(huán)形槽，所述主環(huán)形槽和副環(huán)形槽的環(huán)心連線垂直于所述金屬膜層上表面，所述主環(huán)形槽的外徑大于所述副環(huán)形槽的外徑，所述副環(huán)形槽的底部端面高于所述金屬膜層的下表面。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述金屬膜層為金屬銀膜。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述主環(huán)形槽的內(nèi)徑等于所述副環(huán)形槽的內(nèi)徑。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述主環(huán)形槽和副環(huán)形槽的內(nèi)徑為1345nm。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述主環(huán)形槽的槽寬大于所述副環(huán)形槽的槽寬，所述主環(huán)形槽的槽深大于所述副環(huán)形槽的槽深。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述主環(huán)形槽和副環(huán)形槽的截面槽型呈矩形。
[00? 0]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述主環(huán)形槽的槽寬為31 Onm，槽深為11 Onm。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述副環(huán)形槽的槽寬為155nm，槽深為20nmo
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述金屬膜層的厚度大于300nm。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，表面等離子體透鏡的工作波為徑向偏振光，工作波的波長在600nm?670nm之間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述工作波的波長為633nm。
[0015]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:本發(fā)明的單環(huán)向心激發(fā)的表面等離子體透鏡，在金屬膜層上具有主環(huán)形槽作為工作的單環(huán)，在主環(huán)形槽的底部具有同軸(或者從上方看下來是同心)的副環(huán)形槽，當(dāng)徑向偏振光入射時，在主環(huán)形槽上激發(fā)出的表面等離子體在副環(huán)形槽的作用下，全部往環(huán)內(nèi)單向傳播，不會或很少往環(huán)外傳播，提高了該表面等離子體透鏡的效率，且結(jié)構(gòu)簡單，體積小，利于小型化集成。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的表面等離子體透鏡的俯視示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的表面等離子體透鏡的剖面示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的表面等離子體透鏡聚焦對比圖；
[0019]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的表面等離子體透鏡入射光波長與效率關(guān)系圖。
[0020]圖中標(biāo)記說明:1_入射光，2-金屬膜層，3-基底，4-主環(huán)形槽，5-副環(huán)形槽。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0022]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0023]參看圖1和圖2，本實(shí)施例的表面等離子體透鏡，包括基底3和金屬膜層2?；?的形狀較佳的是片狀，直接呈透鏡的形狀，當(dāng)然基底3的形狀也可以是其他形狀。基底3例如是石英襯底，或者其他透明基材的襯底。金屬膜層2可以是任意用來制作表面等離子體透鏡的金屬基材。在優(yōu)選的實(shí)施例中，金屬膜層2為金屬銀膜，波傳導(dǎo)能力更強(qiáng)，損耗小，且透明性較佳。
[0024]參看圖2，金屬膜層2形成在基底3的上表面，金屬膜層2可以全部覆蓋住基底3的上表面，也可以僅僅覆蓋住不影響透鏡工作的區(qū)域。金屬膜層2具有一定的厚度，從而可以在金屬膜層2上形成主環(huán)形槽4和副環(huán)形槽5。主環(huán)形槽4形成在金屬膜層2上表面，換言之，從金屬膜層2上表面向下開設(shè)環(huán)形槽以形成主環(huán)形槽4。副環(huán)形槽5形成在主環(huán)形槽4的槽底，且副環(huán)形槽5沿主環(huán)形槽4的周向開設(shè)，換言之，從主環(huán)形槽4的槽底向下環(huán)著槽的周向開設(shè)一個環(huán)形槽以形成副環(huán)形槽5。
[0025]主環(huán)形槽4和副環(huán)形槽5的環(huán)心連線垂直于金屬膜層2上表面，主環(huán)形槽4和副環(huán)形槽5所環(huán)繞的軸線為同一軸線，參看圖1，從金屬膜層2上方向下觀察，主環(huán)形槽4和副環(huán)形槽5同心。繼續(xù)參看圖2，主環(huán)形槽4的槽口端面與金屬膜層2的上表面共面，主環(huán)形槽4的槽底面與副環(huán)形槽5的槽口端面共面，副環(huán)形槽5的槽底面高于金屬膜層2的下表面。主環(huán)形槽4的外徑大于副環(huán)形槽5的外徑。當(dāng)入射光1從金屬膜層2上方對準(zhǔn)主環(huán)形槽4的環(huán)內(nèi)照射時，在主環(huán)形槽4的作用下激發(fā)出表面等離子體，在副環(huán)形槽5的作用下表面等離子體全部向環(huán)中心傳播，在該中心同相干涉產(chǎn)生一個表面等離子體焦點(diǎn)，不會或者很少向環(huán)外傳播，提高了透鏡激發(fā)效率。
[0026]參看圖2，主環(huán)形槽4的內(nèi)徑大致等于副環(huán)形槽5的內(nèi)徑，優(yōu)選的是主環(huán)形槽4和副環(huán)形槽5