[發(fā)明專利]雙寬帶近紅外吸收器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210335636.2
• 申請(qǐng)日: 2012-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN102798906A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉正奇;王振林;詹鵬;諶靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B5/00
• 分類號(hào): G02B5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙寬帶近紅外吸收器，具體地說是一類新型的雙寬帶波段的近紅外電磁波完美吸收結(jié)構(gòu)，可用于近紅外電磁波吸收、探測(cè)以及熱輻射儀等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的近紅外電磁波人工電磁材料(Meta?materials)完美吸收器是基于一種單一尺寸等離子體諧振結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的單一頻段的窄帶共振吸收，以及基于兩種及以上不同尺寸的復(fù)雜等離子體諧振結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的兩個(gè)及以上分立頻段的共振吸收。這類吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、尺寸面積小且制作成本高。國(guó)內(nèi)外研究人員通過組合不同共振頻段的共振單元以獲得多個(gè)吸收頻帶從而展寬近紅外吸收帶寬，但卻進(jìn)一步增加了制作工藝的難度和降低了生產(chǎn)的可重復(fù)性，限制了此類吸收器的實(shí)用性。當(dāng)前在追求寬帶局域等離子體共振近紅外完美吸收器的研究中，本身內(nèi)在具備寬帶共振吸收特性的等離子體共振結(jié)構(gòu)一直沒有被提出和研究應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種工藝制作技術(shù)要求低、成本低、高可重復(fù)性和可大面積生產(chǎn)的雙寬帶近紅外吸收器，達(dá)到寬帶、大角度范圍和偏振無關(guān)三個(gè)技術(shù)參數(shù)同時(shí)滿足的雙寬帶近紅外波段的完美吸收，即結(jié)構(gòu)的反射能量和透射能量幾乎為零。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種雙寬帶近紅外吸收器，包括：

一襯底；

在所述襯底上沉積的厚度不小于100納米的第一金屬膜層；

在所述第一金屬膜層上密堆排列的單層介質(zhì)球；

在所述單層介質(zhì)球上沉積的第二金屬膜層。

通過改變介質(zhì)球的材料特性和幾何尺寸，可以實(shí)現(xiàn)所需波段的近紅外寬帶完美吸收。

進(jìn)一步的，所述襯底的材料為玻璃、石英或硅片。

進(jìn)一步的，所述第一金屬膜層和第二金屬膜層的材料為金或銀。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)球的材料為聚苯乙烯或二氧化硅。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)球的直徑為800納米至1600納米。

進(jìn)一步的，所述密堆排列的單層介質(zhì)球?yàn)檠厮椒较蛄敲芏雅帕械年嚵?，由于球本身的高度?duì)稱性以及六角密排陣列的高對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的雙寬帶近紅外吸收器適用于大入射角和不同偏振角度近紅外電磁波的吸收。

進(jìn)一步的，所述第二金屬膜層的厚度為8納米至50納米。

進(jìn)一步的，所述第二金屬膜層為半球形殼，第二金屬膜層的厚度基于鍍膜時(shí)間以及鍍膜環(huán)境所決定，第二金屬膜層厚度調(diào)制吸收強(qiáng)度和吸收帶寬。

有益效果：本發(fā)明的雙寬帶近紅外吸收器具有易于加工、成本低、可大面積制作和容易集成等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的雙寬帶近紅外吸收器具有兩個(gè)寬帶頻段特性，在紅外探測(cè)、紅外成像以及熱輻射器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景；本發(fā)明的雙寬帶近紅外吸收器對(duì)于大角度斜入射和不同偏振特性的紅外電磁波都具有完美的吸收效果，在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)雜的電磁環(huán)境，斜入射比正入射波更加普遍，不同偏振電磁波比同一偏振電磁波更加普遍，因此本發(fā)明能很好地適應(yīng)復(fù)雜的電磁環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)掃描電子顯微鏡圖，其中介質(zhì)球的材料為聚苯乙烯，直徑為1100納米；

圖2為實(shí)例1中雙寬帶近紅外吸收器在近紅外波微弱角度8度入射下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；

圖3為實(shí)例2中雙寬帶近紅外吸收器在近紅外波微弱角度8度入射下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；

圖4為實(shí)例1中雙寬帶近紅外吸收器在近紅外波斜角度20度入射下的隨入射波偏振角度從0到90度變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中右側(cè)標(biāo)尺表示吸收率從0到1；

圖5為實(shí)例1中雙寬帶近紅外吸收器在近紅外波斜角度入射下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，斜角度范圍從10度到50度，圖中右側(cè)標(biāo)尺表示吸收率從0到1。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。

實(shí)施例1

參見圖1，本實(shí)施例選用單分散的聚苯乙烯微球(即介質(zhì)球)，其直徑為1100納米；首先在石英襯底上采用氬離子濺射鍍膜的方法沉積一層厚度為100納米的金膜；其次，在此金膜襯底上組裝二維六角密堆排列的介質(zhì)球；然后采用氬離子濺射鍍膜的方法在此二維六角密堆排列的介質(zhì)球表面直接沉積一層厚度為9納米的金膜；

參見圖2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：雙寬帶近紅外吸收器在波長(zhǎng)1.120微米和1.841微米處分別呈現(xiàn)97.5％和99.6％的吸收率；