参见图5,为相邻孔径单元中心距离对透射率的影响曲线示意图，可以发现，随着 Ρ的增大，透过率Τ逐渐减小。
[0022] 参见图6所示，为横向孔径长度dx的变化对透射光谱的影响曲线示意图，固定 dy=200nm，h=70nm，p=550nm，wx=120nm，wy=60nm不变。看以看出随着dx不断增大，共振波 长λ右移，位相差逐渐减小，参见图7所示，为横向孔径长度的变化对透过率的影响曲线示 意图，看以看出，随着dx的增大，透过率Τ增大。
[0023] 参见图8所示，为纵向孔径长度的变化对透射光谱的影响曲线示意图，图9是纵向 孔径长度的变化对透过率的影响曲线示意图。固定Dx=160nm，h=70nm,Px=550nm,Py=550nm， Wx=120nm，Wy=60nm，从图8、图9中可以看出当dy增大时，共振波长λ右移明显，而对位相 差和透过率的影响均不显著。
[0024] 参见图10所示，为纵向孔径宽度的变化对透射光谱的影响曲线示意图，图11 为纵向孔径宽度的变化对透过率的影响曲线示意图，固定dx=160nm，dy=200nm，h=70nm， P=500nm，Wy=60nm。从图10、图11中可以看出，当Wx增大时，共振波长λ右移，位相差增 大，透过率Τ下降，可以发现Wx的变化对位相差的影响较大，对共振波长λ和透过率Τ的 影响较小。
[0025] 参见图12所示，为横向孔径宽度的变化对透射光谱的影响曲线示意图，图13是横 向孔径宽度的变化对透过率的影响曲线示意图，其中dx=160nm，dy=200nm，h=70nm，Ρ=550， Wx=120nm。从图12、图13中可以看出，Wy的变化对共振波长和位相差的影响均非常显著， 对透过率影响较小，且当Wy增大到一定数值时，共振交点消失。
[0026] 参见图14所示，为银膜厚度的变化对透射光谱的影响曲线示意图，图15是银膜 厚度的变化对透过率的影响曲线示意图，其中dx=160nm，dy=200nm，P=550nm，Wy=60nm， Wx=120nm。从图14、图15中可以看出，随着h的增大，共振波长λ偏移，但偏移较小，基本 保持不变；位相差逐渐增大；透过率逐渐减小。
[0027] 以上测试中展示了各个参数对本发明产生的影响，最后通过经过优化计算，选取 参数为dx=165nm，dy=190nm，P=550nm，Wx=120nm，Wy=60nm，h=68nm的偏振元件进行测试，深 宽比最大处为1. 13,其测试结果如图16、图17所示。图16是在透射光波长1400~1700nm 的照射下X方向和Y方向的位相与位相差的曲线示意图，其中实线为透射光X方向分量与Y 方向分量的位相差，虚线为透射光Y方向分量的位相，点虚线为透射光X方向分量的位相， X方向的位相延迟为〇. 964,y方向位相延迟为2. 487,两方向位相差为2. 49-0. 96=1. 53,位 相差约等于1/2个π，也就是说，该结构可以用于波长为1550nm的四分之一波片。参见图 17所示，在透射光波长1400~1700nm的照射下透过率的曲线示意图，当取波长λ=1550nm 时其透过率T为0.387。
[0028]实施例二：本实施例中选取的参数为dx=165nm，dy=190nm，P=550nm，Wx=120nm， Wy=60nm，h=50nm，深宽比最大处为0· 83,参见图18所示，在透射光波长1400~1700nm的照 射下X方向和Y方向的位相与位相差的曲线示意图，其中实线为透射光X方向分量与Y方 向分量的位相差，虚线为透射光Y方向分量的位相，点虚线为透射光X方向分量的位相，可 以计算出在波长λ=1550nm时，位相差为1. 472,参见图19所示，为本实施例二在透射光波 长1400~1700nm的照射下透过率的曲线示意图，看以看出当取透射光波长λ=1550nm时， 透过率T为0.412。
[0029] 实施例三：本实施例中选取的参数为dx=155nm，dy=200nm，P=550nm，Wx=120nm，Wy=60nm，h=68nm，深宽比最大处为1. 13,参见图20所示，在透射光波长1400~1700nm的照 射下X方向和Y方向的位相与位相差的曲线示意图，其中实线为透射光X方向分量与Y方 向分量的位相差，虚线为透射光Y方向分量的位相，点虚线为透射光X方向分量的位相，可 以计算出在波长λ=1550nm时，位相差为1. 601，参见图21所示，为本实施例二在透射光波 长1400~1700nm的照射下透过率的曲线示意图，看以看出当取透射光波长λ=1550nm时， 透过率T为0.354。
[0030] 实施例四：本实施例中选取的参数为dx=165nm，dy=190nm，P=550nm，Wx=110nm， Wy=70nm，h=68nm，深宽比最大处为0· 97,参见图22所示，在透射光波长1400~1700nm的照 射下X方向和Y方向的位相与位相差的曲线示意图，其中实线为透射光X方向分量与Y方 向分量的位相差，虚线为透射光Y方向分量的位相，点虚线为透射光X方向分量的位相，可 以计算出在波长λ=1550nm时，位相差为1. 348,参见图23所示，为本实施例二在透射光波 长1400~1700nm的照射下透过率的曲线示意图，看以看出当取透射光波长λ=1550nm时， 透过率T为0.449。
[0031] 实施例五：本实施例中选取的参数为dx=165nm，dy=190nm，P=570nm，Wx=120nm， Wy=60nm，h=68nm，深宽比最大处为1· 13,参见图24所示，在透射光波长1400~1700nm的照 射下X方向和Y方向的位相与位相差的曲线示意图，其中实线为透射光X方向分量与Y方 向分量的位相差，虚线为透射光Y方向分量的位相，点虚线为透射光X方向分量的位相，可 以计算出在波长λ=1550nm时，位相差为1. 572,参见图25所示，为本实施例二在透射光波 长1400~1700nm的照射下透过率的曲线示意图，看以看出当取透射光波长λ=1550nm时， 透过率T为0.359。
[0032] 实施例六：参见图28所示，为本实施例的结构示意图，本实施例中选取的参数为 dx=165nm，dy=190nm，Px=550nm，Py=550nm，Wx=120nm，Wy=60nm，h=68nm，深宽比最大处为 1. 13,参见图26所示，在透射光波长1400~1700nm的照射下X方向和Y方向的位相与位 相差的曲线示意图，其中实线为透射光X方向分量与Υ方向分量的位相差，虚线为透射光Υ 方向分量的位相，点虚线为透射光X方向分量的位相，可以计算出在波长λ=1550nm时，位 相差为1. 320,参见图27所示，为本实施例二在透射光波长1400~1700nm的照射下透过率 的曲线示意图，看以看出当取透射光波长λ=1550nm时，透过率T为0. 398。
【主权项】
1. 一种基于表面等离子激元的超表面四分之一波片，其特征在于：所述波片包括矩形 基底（4)和设置在矩形基底上的银膜（3)，所述银膜（3)由若干周期性的孔径单元矩阵排列 构成，每个所述孔径单元均设有两个上下中心对称的横向孔径（1)和两个左右中心对称的 纵向孔径（2)，所述横向孔径（1)的内边的延长线不与纵向孔径有交点，所述纵向孔径（2) 的内边的延长线不与横向孔径有交点； 所述横向孔径（1)的长度dx的范围为150~170nm，宽度wy的范围为50~70nm，所述 纵向孔径（2)的长度dy的范围为150~250nm，宽度wx的范围为110~130nm，所述银膜 (3)的厚度h为50~70nm，相邻所述孔径单元之间的中心间距P的范围为530~570nm〇2. 根据权利要求1所述的基于表面等离子激元的超表面四分之一波片，其特征在于： 所述基于表面等离子激元的超表面四分之一波片的工作波长范围为1400~1700nm。3. 根据权利要求1所述的基于表面等离子激元的超表面四分之一波片，其特征在于： 所述矩形基底（4)为矩形SiO2基底。4. 根据权利要求2所述的基于表面等离子激元的超表面四分之一波片，其特征在于： 所述基于表面等离子激元的超表面四分之一波片的工作波长为1550nm。
【专利摘要】本发明公开了一种基于表面等离子激元的超表面四分之一波片，所述波片包括矩形基底和设置在矩形基底上的银膜，所述银膜由若干周期性的孔径单元矩阵排列构成，每个所述孔径单元均设有两个上下中心对称的横向孔径和两个左右中心对称的纵向孔径，所述横向孔径的内边的延长线不与纵向孔径有交点，所述纵向孔径的内边的延长线不与横向孔径有交点。本发明基于表面等离子激元的超表面四分之一波片具有结构简单、易于集成、厚度薄、加工难度小等优点，在光学传感系统、先进的纳米光子器件以及集成光学系统中，具有很大的应用价值。
【IPC分类】G02B5/30
【公开号】CN105242341
【申请号】CN201510744326
【发明人】王钦华, 钱沁宇
【申请人】苏州大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月5日