產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，包括放電電源、框架、安裝在框架上的氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管，框架包括上下平行設置的兩個第一有機玻璃板以及連接兩個第一有機玻璃板的多個支撐管，氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管均穿過兩個第一有機玻璃板，等離子體放電管位于所述氧化鋁陶瓷棒陣列之間，等離子體放電管與放電電源相連接。本發(fā)明還涉及一種產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的方法。本發(fā)明具有結構簡單，操作方便，缺陷模連續(xù)可調節(jié)的優(yōu)點，為等離子體光子晶體的研究提供了更為廣闊的空間，有望在工業(yè)應用中產(chǎn)生重要的作用。
【專利說明】
產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置及方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及等離子體技術領域，尤其涉及一種產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]等離子體光子晶體，是由等離子體自身密度的周期性分布或者同其它介電材料交錯周期性排列而形成的一種新型可調光子晶體。它不僅具有一般光子晶體的性質，而且還體現(xiàn)等離子體的特性，通過改變等離子體參數(shù)或外加磁場可有效控制其帶隙。若在可調帶隙的等離子體光子晶體中構造適當缺陷，則可形成可調濾波器和波導等器件，這在工程方面具有重要應用。特別是，通過方便的調節(jié)電子密度、晶格常數(shù)、對稱性等空間或時間參數(shù)，可人為控制等離子體光子晶體光子帶隙，實現(xiàn)對不同頻率電磁波的控制等特殊性質，使得等離子體光子晶體在微波到太赫茲波段的控制上具有很好的應用前景，如等離子體隱身、濾波器、等離子天線及光開關等領域。但是現(xiàn)有缺陷模無法連續(xù)可調，使得等離子體光子晶體的應用范圍受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提供一種產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置及方法，使得等離子體光子晶體在激光器、諧振腔、波分復用方面有應用前景。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，包括放電電源、框架、安裝在所述框架上的氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管，所述框架包括上下平行設置的兩個第一有機玻璃板以及連接兩個所述第一有機玻璃板的多個支撐管，所述氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管均穿過兩個所述第一有機玻璃板，所述等離子體放電管位于所述氧化鋁陶瓷棒陣列之間，所述等離子體放電管與所述放電電源相連接。
[0005]本發(fā)明一個較佳實施例中，產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述氧化鋁陶瓷棒陣列包括多個氧化鋁陶瓷棒，多個所述氧化鋁陶瓷棒呈三角晶格排列。
[0006]本發(fā)明一個較佳實施例中，產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述氧化招陶瓷棒的直徑為6_、長度為150_。
[0007]本發(fā)明一個較佳實施例中，產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述等離子體放電管包括密封石英管、設于所述密封石英管內(nèi)的兩個內(nèi)電極，所述密封石英管內(nèi)充入有壓強為650Pa、純度為99.99%的氬氣。
[0008]本發(fā)明一個較佳實施例中，產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述密封石英管的管壁厚度為1mm、外徑為12_、長度為250_。
[0009]本發(fā)明一個較佳實施例中，產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括所述支撐管為鋁方管，所述支撐管的長度為130mm。
[0010]本發(fā)明一個較佳實施例中，產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置進一步包括位于下方的所述第一有機玻璃板的底端緊密貼合有第二有機玻璃板，所述第二有機玻璃板的厚度為10mm。
[0011]—種產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)開啟放電電源；
(2)改變所述等離子體放電管兩端的放電條件。
[0012]本發(fā)明一個較佳實施例中，產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的方法進一步包括所述步驟(2)中，放電條件為:放電條件為:放電電壓為15 kV -30kV、頻率為5kHz-20kHz ο
[0013]本發(fā)明一個較佳實施例中，產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的方法進一步包括所述步驟(2)中，放電條件為:放電電壓為20 kV -30kV、頻率為10kHz-20kHz。
[0014]本發(fā)明解決了【背景技術】中存在的缺陷，本發(fā)明采用內(nèi)電極結構，放電模式為低氣壓輝光放電，使等離子體放電過程中產(chǎn)生很少的熱量，等離子體放電管可以持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的等離子體，同時本發(fā)明具有結構簡單，操作方便，缺陷模連續(xù)可調節(jié)的優(yōu)點，為等離子體光子晶體的研究提供了更為廣闊的空間，有望在工業(yè)應用中產(chǎn)生重要的作用。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0016]圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的立體圖；
圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的俯視圖；
圖3是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的等離子體放電管的結構示意圖；
圖4是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的等離子體光子晶體缺陷模變化圖像。
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)在結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。
[0018]如圖1所示，一種產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，包括放電電源1、框架、安裝在框架上的氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管2，框架包括上下平行設置的兩個第一有機玻璃板4以及連接兩個第一有機玻璃板4的多個支撐管6，按照氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管2的排列位置在兩個第一有機玻璃板4上鉆上相應的通孔(圖中未示出)，氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管2均穿過兩個第一有機玻璃板4，等離子體放電管2位于氧化鋁陶瓷棒陣列之間，形成一個缺陷，等離子體放電管2與放電電源相連接。
[0019]如圖2所示，本發(fā)明優(yōu)選氧化鋁陶瓷棒陣列包括多個氧化鋁陶瓷棒8，多個氧化鋁陶瓷棒8呈三角晶格排列。進一步優(yōu)選氧化鋁陶瓷棒8為實心圓柱，純度為99.5%，表面粗糙，其直徑為6mm、長度為150mm。兩個第一有機玻璃板4之間的間距為130mm，優(yōu)選支撐管6為鋁方管，支撐管6的長度為130mm。位于下方的第一有機玻璃板4的底端緊密貼合有第二有機玻璃板10，第二有機玻璃板10的厚度為10mm，用于支撐氧化鋁陶瓷棒8和等離子體放電管2。為了提高等離子體放電管2的穩(wěn)固性，本發(fā)明優(yōu)選用有機膠水將等離子體放電管2與兩個第一有機玻璃板4固定。
[0020]如圖3所示，本發(fā)明優(yōu)選等離子體放電管2包括密封石英管12、設于密封石英管12內(nèi)的兩個內(nèi)電極14，密封石英管12內(nèi)充入有壓強為650Pa、純度99.99%的氬氣，兩個內(nèi)電極14與放電電源I相連接，其中一個內(nèi)電極14接地。密封石英管12的管壁厚度為1mm、外徑為12mm、長度為250mm，內(nèi)電極14優(yōu)選為圓銅管。等離子體放電管2采用內(nèi)電極結構，放電模式為低氣壓輝光放電，使等離子體放電過程中產(chǎn)生很少的熱量，同時能夠持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的等離子體。
[0021]—種產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的方法，其使用上述裝置，包括以下步驟:
(1)開啟放電電源I;
(2)改變等離子體放電管2兩端的放電條件。
[0022]步驟(I)中的放電電源I采用南京蘇曼公司生產(chǎn)的CPT-2000K等離子體專用電源，其輸出電壓為0_30kV，輸出頻率調節(jié)范圍約在5-20kHz。步驟(2 )中的不同的放電條件分別為:放電電壓20kV、頻率1kHz ;放電電壓22 kV、頻率12kHz ;放電電壓24 kV、頻率14kHz ；放電電壓26 kV、頻率16kHz;放電電壓30 kV、頻率20kHz。隨著放電電壓的增大，對應的等離子體電子密度變化依次為I X 111Cnf3J X 10ncm—3、5 X 10ncm—3、7 X 111Cnf3J X 10ncm—3o
[0023]本發(fā)明通過調節(jié)施加在等離子體放電管2兩端的電壓值，以此來改變等離子體電子密度，從而實現(xiàn)對等離子體光子晶體帶隙的調控，同時放電電流也隨之改變，利用ArI(2P2—1S5)光譜中的斯塔克展寬對等離子體光子晶體中的等離子體電子密度進行測定，隨著放電電壓的增大，對應的等離子體電子密度變化為lXloHcn^-gx1Hcm—3，利用示波器對放電電流進行測量，放電電流范圍在20mA-100mA，利用型號為5230C的安捷倫PNA-L網(wǎng)絡分析儀測量等尚子體光子晶體的透射率，直觀的測量到等尚子體光子晶體透射率及缺陷模的變化。從圖4中可以看出，此模型有效的禁帶寬度在7.2GHZ-10.5GHz，隨著等離子體密度的增大，透射峰對應的諧振頻率向高頻方向移動，調節(jié)的范圍從7.7GHZ到8.5GHz，模擬結果顯示出密度為111cnT3量級的等離子體在調節(jié)GHz范圍內(nèi)的微波在此缺陷型光子晶體內(nèi)的傳輸特性時所顯示的良好的效果，調節(jié)簡單，精確度高。這在極窄帶選頻濾波器中有著重要應用，對于發(fā)展超高密度波分復用光通信技術和超高精度光學信息測量儀器具有重要應用價值。
[0024]以上依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定技術性范圍。
【主權項】
1.一種產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，其特征在于，包括放電電源、框架、安裝在所述框架上的氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管，所述框架包括上下平行設置的兩個第一有機玻璃板以及連接兩個所述第一有機玻璃板的多個支撐管，所述氧化鋁陶瓷棒陣列和等離子體放電管均穿過兩個所述第一有機玻璃板，所述等離子體放電管位于所述氧化鋁陶瓷棒陣列之間，所述等離子體放電管與所述放電電源相連接。2.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，其特征在于，所述氧化鋁陶瓷棒陣列包括多個氧化鋁陶瓷棒，多個所述氧化鋁陶瓷棒呈三角晶格排列。3.根據(jù)權利要求2所述的產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，其特征在于，所述氧化招陶瓷棒的直徑為6mm、長度為150_。4.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，其特征在于，所述等離子體放電管包括密封石英管、設于所述密封石英管內(nèi)的兩個內(nèi)電極，所述密封石英管內(nèi)充入有壓強為650Pa、純度為99.99%的氬氣。5.根據(jù)權利要求4所述的產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，其特征在于，所述密封石英管的管壁厚度為1mm、外徑為12_、長度為250_。6.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，其特征在于，所述支撐管為鋁方管，所述支撐管的長度為130mm。7.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的裝置，其特征在于，位于下方的所述第一有機玻璃板的底端緊密貼合有第二有機玻璃板，所述第二有機玻璃板的厚度為10mm。8.—種使用如權利要求1-7中任一項所述裝置產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)開啟放電電源； (2)改變所述等離子體放電管兩端的放電條件。9.根據(jù)權利要求8所述產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，放電條件為:放電電壓為15 kV -30kV、頻率為5kHz-20kHz。10.根據(jù)權利要求9所述產(chǎn)生連續(xù)可調諧缺陷模的等離子體光子晶體的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，放電條件為:放電電壓為20 kV -30kV、頻率為10kHz-20kHz。
【文檔編號】H05H1/24GK106028614SQ201610602628
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月28日
【發(fā)明人】楊東瑾, 金成剛, 譚海云, 吳雪梅, 諸葛蘭劍, 王欽華
【申請人】蘇州大學