[發明專利]一種光波段吸波器

無效

• 申請號: 201210259930.X
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102778708A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 趙茗;陸澤欽;楊振宇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 方放

技術領域

本發明屬于光學器件，特別涉及一種光波段吸波器。

背景技術

吸波材料是涉及光學及微波領域的一種材料，它在電磁屏蔽、探測及隱身材料等領域得到了令人矚目的應用。傳統的吸波材料主要包括以下幾種：鐵氧體，金屬微粉，鈦酸鋇、碳化硅、石墨以及導電纖維等。傳統的吸波材料以強吸收為主要目標，但它們通常存在吸收頻帶窄、密度大等特點。新型吸波材料包括納米材料、多晶鐵纖維、“手征”材料等，目標是要滿足“薄、寬、輕、強”這幾個特點，即（1）在工作頻帶中，使入射到材料內部的電磁波在盡量薄得厚度被快速損耗吸收；（2）在足夠寬的頻帶范圍內實現較好的吸波特性；（3）要求吸收材料面密度小，重量輕；（4）有較高的力學性能及良好的環境適應性和理化性能。

新型吸波材料的研究最早由美國波士頓學院的研究人員N.I.Landy等人首先提出，見N.I.Landy,等.“Perfect?metamaterial?absorber,”Physical?review?letter,100,207402(2008)。他們利用開口諧振環（SRR）及切口金屬線（Cut?wire）所構成的面型雙層結構，在11.5GHz實現了88%的吸波效率。但該吸波材料的工作頻段較窄，且只能吸收沿某一方向振動的線偏振電磁波（即具有偏振相關性）。隨后，許多研究人員提出了更多的面型雙層結構，實現了線偏振無關性、多吸收峰以及滿足寬入射角等性能。當前所提出的新型吸波材料，其吸波效應主要依賴于上下兩層之間的電磁諧振，因而工作頻帶極窄，極大的限制了它們在熱輻射探測、太陽能利用以及隱身材料等領域的應用。其次，它們的偏振無關特性適用于線偏振電磁波，而對于圓偏振電磁波的吸波材料尚未有所報道，后者在通訊、傳感及軍事偵測等領域具有廣泛應用。另外，這些研究主要集中在微波，鈦赫茲及遠紅外頻段，而工作于可見光和進紅外頻段的新型吸波材料鮮有報道。

發明內容

本發明提出一種光波段吸波器，目的是在可見光～近紅外波段具有寬頻和偏振無關的吸波特性，且器件尺寸小、結構緊湊、易于集成。

本發明的一種光波段吸波器，在石英玻璃基板上沉積有N個均勻分布的金屬線柵單元，金屬線柵單元的材料為鋁，N≥10⁶；其特征在于：

每個金屬線柵單元均由三根直徑相同的金屬螺旋線構成，金屬螺旋線直徑為20～40納米，三根金屬螺旋線的螺旋手性相同，且金屬螺旋線的垂直投影為圓形，圓形直徑為100～200納米，金屬螺旋線的有效圈數為2～5，節距為100～300納米；

各金屬線柵單元呈正方形排列，每個金屬線柵單元的金屬螺旋線螺旋手性與其上下左右相鄰的四個金屬線柵單元的金屬螺旋線螺旋手性相反，各金屬線柵單元間距為170～210納米。

所述光波段吸波器的制備方法，包括下述步驟：

（1）．在石英玻璃基板表面沉積導電膜；

（2）．在導電膜上旋涂光刻膠；

（3）．通過深紫外相干刻蝕，在光刻膠中形成幾十納米量級N個均勻分布的圓形螺旋狀空氣隙，N≥10⁶；每個圓形螺旋狀空氣隙均由三個直徑相同的螺旋空氣隙構成，螺旋空氣隙直徑為20～40納米，三個螺旋空氣隙的螺旋手性相同，且螺旋空氣隙的垂直投影為圓形，圓形直徑為100～200納米，螺旋空氣隙的有效圈數為2～5，節距為100～300納米；

各圓形螺旋狀空氣隙呈正方形排列，每個圓形螺旋狀空氣隙的螺旋空氣隙螺旋手性與其上下左右相鄰的四個圓形螺旋狀空氣隙的螺旋空氣隙螺旋手性相反，各圓形螺旋狀空氣隙間距為170～210納米；

（4）．通過電化學沉積，在N個均勻分布的圓形螺旋狀空氣隙中沉積金屬鋁材料，形成由三根直徑相同的金屬螺旋線構成的金屬線柵單元；

（5）．除去金屬線柵單元之間的光刻膠。