一种光纤在线表面等离子体艾里光束发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于光学【技术领域】，特别涉及用于光学微捕获中的一种光纤在线表面等离子体艾里光束发生器。一种光纤在线表面等离子体艾里光束发生器，器件由光纤端面镀金属膜，在金属膜表面刻写单缝和阵列微槽结构构成，金属膜膜厚100-300纳米，单缝位于纤芯的中心轴线上，单缝的深度与金属膜厚相同，单缝的宽度50-200纳米；阵列微槽结构的深度20-90纳米，宽度100-400纳米。该艾里多光束发生器体积小，集成度高，易于实现全光纤集成，可以与现有光纤技术进行互联，在微光学粒子操纵中具有重要意义。
【专利说明】一种光纤在线表面等离子体艾里光束发生器
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于光学【技术领域】，特别涉及用于光学微捕获中的一种光纤在线表面 等离子体艾里（Airy)光束发生器。
【背景技术】
[0002] 光束整形可以提供各种不同寻常的光束轮廓，其在光学微捕获领域中起重要作 用，目前已成为研究热点。贝塞尔光束，拉盖尔-高斯光束，准直光束已被应用到光镊系统 和激光器中。艾里光束由于具有横向加速，非衍射，自重构等不同寻常的特性，该特性可以 在较长距离存在，因此在微小粒子操控中利用光散射力可以提供较大距离的引导，而吸引 了研究人员的注意。在大部分的实验系统中，艾里光束是利用高斯光束传过相位型空间光 调制器（Spatial Light Modulator, SLM)来实现，但空间光调制器有一些缺点，如尺寸大，低 精度，由于材料所限其激光损坏阈值较低等。
[0003] 表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons，SPPs)是光和金属表面的自由 电子相互作用所引起的一种表面电磁波模式，在这种相互作用中，自由电子在与其共振频 率相同的光波照射下发生集体振荡。它局限于金属与介质界面附近，沿表面传播，并能在特 定纳米结构条件下形成局域场增强。它能够克服衍射极限，产生许多新颖的光学现象，如负 折射、超高分辨率成像、透射增强等。这些新颖的现象预示着新原理、新理论、新技术。当改 变金属表面结构时，表面等离子体激元的性质、色散关系、激发模式、耦合效应等都将产生 重大的变化。通过SPPs与光场之间相互作用，能够实现对光传播的主动操控。表面等离子 体激元在开发小型化的光子器件方面具有明显的优势。金属表面等离子体的光学器件受到 了越来越多的关注。
[0004] 目前基于表面等离子体激元的艾里光束在平板波导器件中已实现（Phys. Rev. Lett.，2011，107, 116802 和 Phys. Rev. Lett.，2011，107, 126804).该系统需要精确的对准 装置，且是在波导平面的近场实现，非自由空间。因此紧凑的全光纤艾里光束是渴望的。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种紧凑型全光纤艾里光束发生器。
[0006] 本实用新型的目的是这样实现的：
[0007] -种光纤在线表面等离子体艾里光束发生器，器件由光纤端面镀金属膜，在金属 膜表面刻写单缝和阵列微槽结构构成，金属膜膜厚100-300纳米，单缝位于纤芯的中心轴 线上，单缝的深度与金属膜厚相同，单缝的宽度50-200纳米；阵列微槽结构的深度20-90纳 米，宽度100-400纳米。
[0008] 光纤是单芯光纤或多芯光纤，纤芯间的排布是线性阵列排列的。
[0009] 阵列微槽结构，邻近槽之间的间隔是梯度变化的，每个槽距离单缝的空间位置 为：
[0010]
[0011] 其中扒是一个初始相位，x是第η个槽距离单缝的距离，Χ(ι是一确定光束加速的 参数，
【权利要求】
1. 一种光纤在线表面等离子体艾里光束发生器，其特征在于：器件由光纤端面镀金属 膜，在金属膜表面刻写单缝和阵列微槽结构构成，金属膜膜厚100-300纳米，单缝位于纤芯 的中心轴线上，单缝的深度与金属膜厚相同，单缝的宽度50-200纳米；阵列微槽结构的深 度20-90纳米，宽度100-400纳米。
2. 根据权利要求1所述的一种光纤在线表面等离子体艾里光束发生器，其特征在于： 所述的光纤是单芯光纤或多芯光纤，纤芯间的排布是线性阵列排列的。
3. 根据权利要求1或2所述的一种光纤在线表面等离子体艾里光束发生器，其特征 在于：所述的阵列微槽结构，邻近槽之间的间隔是梯度变化的，每个槽距离单缝的空间位置 为：
其中Φ C!是一个初始相位，X是第η个槽距离单缝的距离，Χ(ι是一确定光束加速的参数， ι
是表面等离子体波的波矢，￡(1和eg是槽内介质和金属膜的介电常数。
4. 根据权利要求3所述的一种光纤在线表面等离子体艾里光束发生器，其特征在于： 所述的金属膜为金、银或铝。
【文档编号】G02B27/42GK203838414SQ201420103573
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月8日 优先权日:2014年3月8日
【发明者】关春颖, 史金辉, 杨菁 申请人:哈尔滨工程大学