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。
[0038]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2，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3，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。當入射光1從金屬膜層2上方對準主環(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，不會或者很少向環(huán)外傳播，提高了透鏡激發(fā)效率。
[0039]參看圖3，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內(nèi)徑相等，也就是兩者的內(nèi)環(huán)壁可以接合為同一環(huán)壁。但是可以理解，在實際制作過程中，主環(huán)形槽4和副環(huán)形槽5的槽型會有一定程度的偏差，這些偏差在透鏡正常工作范圍條件下是允許的。優(yōu)選的，主環(huán)形槽4和副環(huán)形槽5的內(nèi)徑為1345nm，在此內(nèi)徑時，表面等離子體激發(fā)效果強烈，透鏡效率更高。
[0040]主環(huán)形槽4的槽寬大于副環(huán)形槽5的槽寬，主環(huán)形槽4的槽深大于副環(huán)形槽5的槽深。主環(huán)形槽4和副環(huán)形槽5的截面槽型呈矩形。主環(huán)形槽4的槽寬為310nm，槽深為llOnm。副環(huán)形槽5的槽寬為155nm，槽深為20nm。
[0041 ]金屬膜層2的厚度優(yōu)選大于300nm，從而主環(huán)形槽4和副環(huán)形槽5均形成在金屬膜層2的內(nèi)部，副環(huán)形槽5的槽底端面到金屬膜層2下表面(也就是靠近基底的表面)還具有一定的距離，當然金屬膜層2也不適宜過厚。
[0042]圖4是表面等離子體透鏡聚焦對比圖，實線表示的是本發(fā)明實施例的有副環(huán)形槽5的表面等離子體透鏡的聚焦強度分布，虛線表示的是無副環(huán)形槽5的表面等離子體透鏡(SP目前現(xiàn)有的表面等離子體透鏡)的聚焦強度分布。在其他參數(shù)相同的情況下，本發(fā)明的表面等離子體透鏡激發(fā)的表面等離子體基本向環(huán)心傳播，焦點處的強度是無副環(huán)形槽5的表面等離子體透鏡的兩倍，而表面等離子體透鏡結(jié)構(gòu)的復雜性并沒有增加，體積也沒有增大，制作方式簡單，有利于小型化集成。
[0043]在一個實施例中，表面等離子體透鏡的工作波(也就是入射波1)為徑向偏振光，工作波的波長在600nm?670nm之間可選。優(yōu)選的，工作波的波長為633nm。
[0044]圖5是本發(fā)明制作方法形成的表面等離子體透鏡入射光波長與效率關(guān)系圖，實線m表示向環(huán)心激發(fā)的表面等離子體的效率，虛線η。表示向環(huán)外激發(fā)的表面等離子體的效率，入射光波長在633nm附近相對較寬的波長范圍內(nèi)，本發(fā)明的表面等尚子體透鏡都有較尚的等離子體激發(fā)效率。
[0045]本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，包括: 提供基底； 在所述基底的上表面形成一定厚度的金屬膜層； 刻蝕所述金屬膜層的上表面以形成一主環(huán)形槽； 刻蝕所述主環(huán)形槽的槽底表面以形成一副環(huán)形槽，所述副環(huán)形槽沿所述主環(huán)形槽的周向形成，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。2.如權(quán)利要求1所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，還包括:在提供所述基底之前清洗所述基底。3.如權(quán)利要求1所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，所述金屬膜層為金屬銀膜。4.如權(quán)利要求1所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，所述主環(huán)形槽的內(nèi)徑等于所述副環(huán)形槽的內(nèi)徑。5.如權(quán)利要求4所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，所述主環(huán)形槽和副環(huán)形槽的內(nèi)徑為1345nm。6.如權(quán)利要求1所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，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。7.如權(quán)利要求6所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，所述主環(huán)形槽和副環(huán)形槽的截面槽型呈矩形。8.如權(quán)利要求7所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，所述主環(huán)形槽的槽寬為310nm，槽深為llOnm。9.如權(quán)利要求7所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，所述副環(huán)形槽的槽寬為155nm，槽深為20nm。10.如權(quán)利要求1或8或9所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，所述金屬膜層的厚度大于300nm，所述副環(huán)形槽的底部端面高于所述金屬膜層的下表面。11.如權(quán)利要求1所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，所述主環(huán)形槽和副環(huán)形槽采用聚焦離子束在所述金屬膜層上刻蝕而成。12.如權(quán)利要求1所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，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。13.如權(quán)利要求12所述的表面等離子體透鏡制作方法，其特征在于，所述工作波的波長為633nm。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種表面等離子體透鏡制作方法，包括：提供基底；在所述基底的上表面形成一定厚度的金屬膜層；刻蝕所述金屬膜層的上表面以形成一主環(huán)形槽；刻蝕所述主環(huán)形槽的槽底表面以形成一副環(huán)形槽，所述副環(huán)形槽沿所述主環(huán)形槽的周向形成，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。本發(fā)明解決了現(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)復雜，體積大的問題，該表面等離子體透鏡結(jié)構(gòu)簡單，制作方法簡單，體積小，利于小型集成。
【IPC分類】G02B3/00
【公開號】CN105467478
【申請?zhí)枴緾N201610089176
【發(fā)明人】文靜, 鐘陽萬, 王康, 馮輝, 張大偉
【申請人】上海理工大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2016年2月17日