室I的壁体上开设进气口 8和出气口 9，并在真空反应室I内安装两个水电极6。水电极6采用两边用石英玻璃挡片3封住并注满水的有机玻璃管，并内置铜环2与等离子体发生电源7电连接。
[0036]b、在两个水电极6之间并排设置三个厚度各不相同的边框4作为放电间隙的边界，边框4的厚度在之间；在相邻两个边框4之间设置介质板5，两个介质板5将放电间隙10分为三层结构。边框4和介质板5分别与两个水电极6的轴心线相垂直。介质板5的厚度在之间。边框4 一般为正方形玻璃框，介质板5 —般为石英介质板。
[0037]C、通过进气口 8向真空反应室I内通入放电气体，放电气体可以为空气，也可以是空气与氩气按氩气体积比不高于40%的比例组成的混合气体。放电气体的气压在0.4Pa~0.8Pa之间。闭合开关，等离子体发生电源7作用于两个水电极6，即可在两个水电极6之间产生三层等离子体光子晶体。左侧放电间隙和右侧放电间隙的一端均连接水电极6，而中间放电间隙的两端没有连接任何电极，其产生放电全靠感应两侧而形成。等离子体发生电源7的电压幅度在5.0kV~7.5kV之间，频率为50kHz~60kHz。
[0038]当边框4的形状和厚度，介质板5的厚度，放电气体的组分和气压，以及等离子体发生电源7的电压幅值和频率发生变化时，所产生的三层等离子体光子晶体的参数也相应发生变化，产生不同的斑图照片。
[0039]下面结合具体例子介绍本发明中产生三层等离子体光子晶体的方法。
[0040]实施例3
本实施例与实施例2相比，具体实验参数为:石英玻璃挡片3厚度为1.5_，石英介质板5厚度为1mm，三个四边形玻璃边框4的厚度自左向右依次分别为2mm、4mm和1mm，真空反应室I内为纯空气，气压为0.4个大气压，等离子体发生电源7的频率为60kHz，电压峰值为 5.2kV0
[0041]本实施例所产生的三层等离子体光子晶体的斑图照片(即端视图)和侧视图分别如图2和图3所示。由图2可看出，亮点排列成六边形结构，且每个六边形中心有一个亮点；暗点分布在每个亮点周围，且暗点也排列成六边形结构；亮点直径大于暗点直径。由图3可看出，亮点对应的位置，在三层放电间隙都有等离子体柱；而暗点对应的位置只在Imm边框的放电间隙(即右侧放电间隙)处有等离子体柱。
[0042]实施例4
本实施例与实施例2相比，具体实验参数为:石英玻璃挡片3厚度为1.5_，石英介质板5厚度为1mm，三个四边形玻璃边框4的厚度自左向右依次分别为2mm、4mm和1mm，真空反应室I内所通入的放电气体为空气和氩气的混合气体，且两者的体积比为9:1 (即空气含量90%，氩气含量10%)，放电气体的气压为0.5个大气压，等离子体发生电源7的频率为55kHz，电压峰值为6.5kV。
[0043]本实施例所产生的三层等离子体光子晶体的斑图照片(即端视图)和侧视图分别如图4和图5所示。由图4可看出，亮点排列成六边形结构，且每个六边形中心有一个亮点；暗点分布在每个亮点周围，暗点排列成四边形结构；亮点直径略大于暗点直径。由图5可看出，亮点对应的位置，在2mm和4_边框的放电间隙内(即左侧放电间隙和中间放电间隙)有等离子体柱；而暗点对应的位置只在1_边框的放电间隙(即右侧放电间隙)处有等离子体柱。
[0044]实施例5
本实施例与实施例2相比，具体实验参数为:石英玻璃挡片3厚度为1.5_，石英介质板5厚度为1mm，三个四边形玻璃边框4的厚度自左向右依次分别为2mm、4mm和1mm，真空反应室I内所通入的放电气体为空气和氩气的混合气体，且两者的体积比为8:2 (即空气含量80%，氩气含量20%)，放电气体的气压为0.4个大气压，等离子体发生电源7的频率为51kHz，电压峰值为6.9kV。
[0045]本实施例所产生的三层等离子体光子晶体的斑图照片(即端视图)和侧视图分别如图6和图7所示。由图6可看出，亮点排列成六边形结构，且每个六边形中心有一个亮点；暗点分布在亮点周围，同样暗点也排列成六边形结构；亮点直径大于暗点直径。由图7可看出，亮点对应的位置，在4mm边框的放电间隙内(即中间放电间隙)有等离子体柱；而暗点对应的位置在2_和Imm边框的放电间隙(即左侧放电间隙和右侧放电间隙)处有等离子体柱。
[0046]实施例6
本实施例与实施例2相比，具体实验参数为:石英玻璃挡片3厚度为1.5_，石英介质板5厚度为1mm，三个四边形玻璃边框4的厚度自左向右分别为2mm、4mm和1mm，真空反应室I内所通入的放电气体为空气和氩气的混合气体，且两者的体积比为6:4(即空气含量60%，氩气含量40%)，放电气体的气压为0.8个大气压，等离子体发生电源7的频率为51kHz，电压峰值为7.2kV。
[0047]本实施例所产生的三层等离子体光子晶体的斑图照片(即端视图)和侧视图分别如图8和图9所示。由图8可看出，所有点均为亮点，且亮点排列成六边形结构，每个六边形中心还有一个亮点；不存在暗点。由图9可看出，亮点对应的位置，在2mm、4mm和Imm边框的放电间隙内都有等离子体柱，且三个放电间隙所产生的等离子体柱一一重合。
[0048]上面几个实施例所选取的三个边框4的厚度依次分别为2mm、4mm和1mm，此种情况是一种较优的实施方案，在这种情况下，通过改变放电气体的组分和气压，改变等离子体发生电源的电压幅值和频率，就可形成具有多种不同排列形状的三层等离子体光子晶体。
[0049]本发明所产生的三层等离子体光子晶体对光束的调制可以通过其中某层来调制，也可以通过相邻两层或三层共同调制，所以改变光的入射角和入射位置可以得到不同的调制结果，从而实现了对光束调制的多样化，同时拓宽了调制光束的波段。由此，一束光从不同方向及不同部位射入该装置，会得到不同的调制，从而得到至少六种不同频率范围的出射光。如图10所示，三层等离子体光子晶体对光的六种不同的调制方式包括有:A为只通过左侧放电间隙层调制的光线，B为通过左侧和中间两层放电间隙联合调制的光线，C为只通过中间放电间隙层调制的光线，D为通过中间和右侧两层放电间隙联合调制的光线，E为只通过右侧放电间隙层调制的光线，F为通过左侧、中间和右侧三层放电间隙联合调制的光线。
【主权项】
1.一种产生三层等离子体光子晶体的装置，包括真空反应室、安装在所述真空反应室内的两个水电极以及与所述水电极电连接的等离子体发生电源；其特征是，在两个所述水电极之间并排设置有三个作为放电间隙边界的厚度各不相同的边框，在相邻两个边框之间设置有介质板；所述边框和所述介质板分别与两个所述水电极的轴心线相垂直。2.根据权利要求1所述的产生三层等离子体光子晶体的装置，其特征是，三个所述边框为厚度在之间的正方形玻璃框，两个所述介质板为厚度在之间的石英介质板。3.根据权利要求2所述的产生三层等离子体光子晶体的装置，其特征是，三个所述边框的厚度依次分别为2mm、4mm和1mm，两个所述介质板的厚度均为Imm04.根据权利要求1所述的产生三层等离子体光子晶体的装置，其特征是，在所述真空反应室内注有放电气体，所述放电气体为气压可调的空气，或者是空气与氩气的混合气体；在混合气体中，氩气体积占混合气体的总体积不高于40%。5.根据权利要求4所述的产生三层等离子体光子晶体的装置，其特征是，所述真空反应室内的放电气体的气压为0.4Pa~0.8Pa。6.一种产生三层等离子体光子晶体的方法，其特征是，包括以下步骤: a、设置一个真空反应室，并在所述真空反应室内安装两个水电极，同时将所述水电极与等离子体发生电源电连接； b、在两个所述水电极之间并排设置三个作为放电间隙边界的厚度各不相同的边框，在相邻两个边框之间设置介质板，所述边框和所述介质板分别与两个所述水电极的轴心线相垂直； C、闭合开关，等离子体发生电源作用于两个所述水电极，即可在两个所述水电极之间产生三层等离子体光子晶体。7.根据权利要求6所述的产生三层等离子体光子晶体的方法，其特征是，三个所述边框为厚度在之间的正方形玻璃框，两个所述介质板为厚度在之间的石英介质板。8.根据权利要求7所述的产生三层等离子体光子晶体的方法，其特征是，三个所述边框的厚度依次分别为2mm、4mm和1mm，两个所述介质板的厚度均为Imm09.根据权利要求6所述的产生三层等离子体光子晶体的方法，其特征是，在所述真空反应室内注有放电气体，所述放电气体为气压可调的空气，或者是空气与氩气按氩气体积不高于40%的比例组成的混合气体。10.根据权利要求9所述的产生三层等离子体光子晶体的方法，其特征是，所述真空反应室内的放电气体的气压为0.4Pa~0.8Pa。
【专利摘要】本发明提供了一种产生三层等离子体光子晶体的装置和方法。该装置包括真空反应室、安装在所述真空反应室内的两个水电极以及与所述水电极电连接的等离子体发生电源；在两个所述水电极之间并排设置有三个作为放电间隙边界的厚度各不相同的边框，在相邻两个边框之间设置有介质板；所述边框和介质板分别与两个水电极的轴心线相垂直。采用本发明中的装置，首次实现了具有不同对称性的三层等离子体光子晶体。三层等离子体光子晶体，既可以通过其中的一层等离子体光子晶体来调制光束，也可以通过相邻的两层等离子体光子晶体来共同调制光束，还可以通过三层等离子体光子晶体来共同调制光束，因此本发明对光束的调制更加多样化，拓宽了调制光束的波段。
【IPC分类】G02B6/136, H05H1/24
【公开号】CN105223648
【申请号】CN201510721482
【发明人】董丽芳, 冯建宇, 魏领燕, 杨京
【申请人】河北大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月30日