光学器件以及控制来自光学器件的光的方向的方法技术

提供了光学器件以及控制来自光学器件的光的方向的方法。该光学器件包括：基板；在基板上的金属层；第一狭槽，提供在金属层中；以及至少一个光源，提供在第一狭槽中，其中光从所述至少一个光源朝第一狭槽的顶部或第一狭槽的底部的方向发射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及光学器件以及控制来自该光学器件的光的方向的方法。
技术介绍
近来，已经发展了使用光的许多光学器件。由于光学器件使用光，所以它们具有快的处理速度的优点。然而，当电子器件的尺寸减小到几十至几百纳米时，对于减小光学器件的尺寸存在限制，因为由于光的衍射极限特性，难以制造具有等于或小于波长的尺寸的光学器件。
技术实现思路
技术问题因此，对使用光学器件产生集成的光学电路存在限制。针对问题的方案提供了一种纳米尺寸的光学器件。提供了一种控制来自纳米尺寸的光学器件的光的方向的方法。额外的方面将在以下的描述中被部分地阐述，并将部分地从该描述明显，或者可以通过给出的实施方式的实践而习知。根据本实施方式的一方面，一种光学器件包括：基板；金属层，在基板上；第一狭槽，提供在金属层中；以及至少一个光源，提供在第一狭槽中，其中光在第一狭槽的顶部或第一狭槽的底部的方向上从所述至少一个光源发射。第一狭槽可以具有六面体形状，该六面体形状具有厚度、长度和宽度，并且通过改变所述厚度、长度和宽度中的至少一个，可以调整来自所述至少一个光源的光的共振波长。来自所述至少一个光源的光的光发射方向可以通过改变第一狭槽的厚度、长度和宽度中的至少一个调整。第一狭槽可以具有六面体形状，该六面体形状具有100至500nm的范围
的厚度、100至500nm的范围的长度、以及10至80nm的范围的宽度。光源可以包括量子点、染料分子或荧光物质。表面等离子激元可以在金属层上产生。基板可以用透明的电介质材料形成。基板可以由玻璃形成。光学器件还可以包括与第一狭槽分开形成的至少第二狭槽。第二狭槽可以形成为平行于第一狭槽或相对于第一狭槽倾斜。所述至少一个光源可以包括第一光源和第二光源，第一光源和第二光源可以发射其波长不同的各自的光。来自第一光源和第二光源的任一个的光可以在顶部的方向上发射，来自另一个的光可以在底部的方向上发射。根据本专利技术的另一方面，一种控制来自光学器件的光的方向的方法包括：在基板上的金属层中形成纳米尺寸的狭槽；在狭槽中提供至少一个光源；以及通过调整纳米尺寸的狭槽的尺寸，在第一狭槽的顶部的方向上或在狭槽的底部的方向上从所述至少一个光源发射光。专利技术的有益效果根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件可以具有至少一个光源，并可以调整来自所述至少一个光源的光的行进方向。因此，本专利技术的实施方式允许纳米尺寸的光学器件的实施，并且通过使用这个光学器件，可以制造集成光学电路。附图说明从以下结合附图对实施方式的描述，这些和/或其它的方面将变得明显并更易于理解，附图中：图1是根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件的示意图；图2A是示出来自根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件的光在该光学器件的顶部的方向上发射的图；图2B是示出来自根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件的光在该光学器件的底部的方向上发射的图；图3是示出相对于狭槽的厚度，根据狭槽的长度，根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件的共振波长的变化的图形；图4是示出相对于根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件的狭槽的长度和厚度，光学器件的玻璃-狭槽界面上发生的A模式的共振波长的变化的图；图5是示出相对于根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件的狭槽的长度和厚度，光学器件的空气-狭槽界面上发生的G模式的共振波长的变化的图；图6是示出相对于根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件的狭槽的厚度，光学器件在A模式和G模式的共振波长的变化的图形；图7示出图1所示的光学器件的变形示例；图8是示出来自图7所示的光学器件的光发射方向的示意图；图9示出图1所示的光学器件的另一变形示例；图10示出其中图9所示的光学器件的狭槽的位置改变的一示例；图11示出其中图9所示的光学器件的狭槽的位置改变的一示例；图12示出其中图9所示的光学器件中的光源的数量改变的一示例；图13和图14示出其中根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件被应用于光电探测器的示例；以及图15示出图1所示的光学器件的另一变形示例。具体实施方式现在将详细参照实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。在这点上，给出的实施方式可以具有不同的形式，而不应被解释为限于这里阐述的描述。因此，以下通过参照附图仅描述了实施方式以说明本说明书的各方面。诸如“……中的至少一个”的表述，当在一列元件之后时，修饰整列元件，而不修饰该列的个别元件。图1是根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件100的示意图。光学器件100包括基板110、在基板110上的金属层120以及提供在金属层120中的至少一个狭槽130。基板110可以包括电介质材料。基板110可以由例如A12O3或SiO2形成。金属层120可以由从由例如Ti、Au、Ag、Pt、Cu、Al、Ni以及Cr组成的组选择的至少一种形成。狭槽130可以具有纳米尺寸。狭槽130可以具有例如六面体形状，该六
面体形状具有厚度h、宽度W和长度L。在狭槽130中，可以提供至少一个光源S。光源S可以包括点光源、线光源和面光源中的至少之一。光源S可以包括例如量子点、染料分子和荧光物质中的至少一种。光源S可以包括自身发光的光源或被来自外部的光激发的光源。例如，如果激光束被发射到量子点，则当量子点在其激发态之后返回到其初始状态时，量子点可以发光。其中放置光源S的狭槽130可以用作光学器件100的馈电线(feeder)。通过调整狭槽130的尺寸，来自光源S的光可以被共振，光的共振波长可以被调整。例如，通过改变狭槽130的厚度、宽度和长度中的至少之一，光的共振波长可以被调整。金属层120可以通过从外部发射的光而在其表面上产生表面等离子激元。然后，在金属层120上产生的表面等离子激元可以通过与狭槽130耦合而转变为光。根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件100可以传输来自光源S的光，并传输在金属层120中产生的表面等离子激元。如此，根据本专利技术的示范性实施方式的光学器件100可以用作例如纳米天线。图2A和2B是来自光源S的光L在被共振并发出之后的轮廊的示意图。图2A示出光L在光学器件100的顶部的方向上发射，图2B示出光L在光学器件100的底部的方向上发射。在一个狭槽中，可以存在两个共振波长。在这两个共振波长之间，具有较短波长的光可以在狭槽的底部的方向上发射，具有较长波长的光可以在狭槽的顶部的方向上发射。在下文，在狭槽的顶部的方向上的发射将被称为A模式，在狭槽的底部的方向上的发射将被称为G模式。例如，A模式中的光可以在空气和金属层120之间的界面上共振，G模式中的光可以在金属层120和基板110之间的界面上共振。光发射的方向和共振波长可以通过改变狭槽130的厚度t、宽度W和长度L中的至少一个被调整。图3是示出共振波长根据狭槽130的长度L的变化的图形。A模式和G模式的共振波长可以根据狭槽130的长度L而增大。此外，根据相对于狭槽130的厚度th的这种变化的模拟结果，如果狭槽130的厚度t增大，则共振波长在G模式中减小。如果狭槽130的厚度t增大，则共振波长在A模式中增大。图4是示出狭槽结构和A模式中的共振波长之间的关系的模拟结果的图。图5是示出狭槽结构和G模式中的共振波长之间的关系的模拟结果的图。图6示出例如当狭槽的长度为180nm并且宽度为50n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学器件，包括：基板；金属层，在所述基板上；第一狭槽，提供在所述金属层中；以及至少一个光源，提供在所述第一狭槽中，其中光从所述至少一个光源朝所述第一狭槽的顶部或所述第一狭槽的底部的方向发射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 KR 10-2014-00062671.一种光学器件，包括：基板；金属层，在所述基板上；第一狭槽，提供在所述金属层中；以及至少一个光源，提供在所述第一狭槽中，其中光从所述至少一个光源朝所述第一狭槽的顶部或所述第一狭槽的底部的方向发射。2.如权利要求1所述的光学器件，其中所述第一狭槽具有六面体形状，该六面体形状具有厚度、长度和宽度，并且通过改变所述厚度、所述长度和所述宽度的至少一个，调整来自所述至少一个光源的光的共振波长。3.如权利要求2所述的光学器件，其中来自所述至少一个光源的光的光发射方向通过改变所述第一狭槽的所述厚度、所述长度和所述宽度中的至少一个被调整。4.如权利要求1所述的光学器件，其中所述第一狭槽具有六面体形状，该六面体形状具有100至500nm的范围的厚度、100至500nm的范围的长度、以及10至80nm的范围的宽度。5.如权利要求1所述的光学器件，其中所述光源包括量子点、染料分子或荧光物质。6.如权利要求1所述的光学器件，其中表面等离子激元在所述金属层上产生。7.如权利要求7所述的光学器件，其中所述基板由透明的电介质材料形成。8.如权利要求7所述的光学器件，其中所述基板由玻璃形成。9.如权利要求1所述的光学器件，还包括与所述第一狭槽分开形成的至少一个第二狭槽。10.如权利要求9所述的光学器件，其中所述第二狭槽形成为平行于所述第一狭槽或相对于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：千想模，李章元，金彦庭，金震恩，卢永瑾，朴研相，白瓒郁，李在崇，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR