[發(fā)明專利]超寬波段近紅外吸收器

無效

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• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102928898A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉正奇;王振林
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

技術領域

本發(fā)明涉及一種超寬波段近紅外吸收器，具體地說是一類新型的超寬波段的近紅外電磁波完美吸收結構，可用于近紅外電磁波吸收、探測以及熱輻射儀等領域。

背景技術

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構產生的單一頻段的共振吸收，以及基于兩種及以上不同尺寸的復雜等離子體諧振結構產生的兩個及以上分立頻段的共振吸收。這類吸收器結構設計復雜、尺寸面積有限且制作成本高，使得這類吸收器難以有效推廣應用。目前研究者通過組合不同共振頻段的共振單元以獲得多個吸收頻帶從而展寬吸收帶寬，但卻進一步增加了制作工藝的難度和降低了生產的可重復性，限制了此類吸收器的實用性。有效的近紅外完美吸收器必須同時具有足夠寬的吸收波段、對角度不敏感和對偏振不敏感的特性，而其中寬的吸收波段一直是研究者追求的重點也是現(xiàn)實應用的內在要求。局限于此類吸收器是基于內在的窄帶局域等離子體共振吸收特性，繼續(xù)開發(fā)和探索新型寬波段且低成本大面積的近紅外吸收器已成為實現(xiàn)器件規(guī)模化和產業(yè)化發(fā)展的要求。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種工藝制作技術要求低、成本低、高可重復性和可大面積生產的超寬波段近紅外吸收器，達到寬帶、大角度范圍和偏振無關三個技術參數(shù)同時滿足的超寬波段近紅外的完美吸收，即結構的反射能量和透射能量幾乎為零。

技術方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種超寬波段近紅外吸收器，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排列的混合有不同尺寸和/或不同材料的單層介質球陣列；

在所述單層介質球陣列上沉積的第二金屬膜層。

通過改變介質球的材料特性和幾何尺寸以及混合的比率，可以實現(xiàn)所需波段的近紅外超寬帶完美吸收。

進一步的，所述襯底的材料為玻璃、石英或硅片。

進一步的，所述第一金屬膜層和第二金屬膜層的材料為金或銀。

進一步的，所述介質球的材料為聚苯乙烯或二氧化硅。

進一步的，所述介質球的直徑為800納米至1600納米。

進一步的，所述單層介質球陣列為沿水平方向排列的陣列，由于球本身的高度對稱性以及混排陣列的結構，本超寬波段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。

進一步的，所述第二金屬膜層的厚度為8納米至50納米。

進一步的，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間以及鍍膜環(huán)境所決定，第二金屬膜層厚度調制吸收強度和吸收帶寬。

進一步的，所述第二金屬膜層垂直沉積在單層介質球陣列上。

有益效果：本發(fā)明的超寬波段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；本發(fā)明的超寬波段近紅外吸收器具有超寬頻段特性，在紅外探測、紅外成像以及熱輻射器等領域具有廣闊的應用前景；本發(fā)明的超寬波段近紅外吸收器對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，在實際應用中，復雜的電磁環(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)明能很好地適應復雜的電磁環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種結構掃描電子顯微鏡圖，其中介質球的材料為聚苯乙烯，直徑為1080納米和1570納米，兩種介質球的混合體積比率為1：1；

圖2為實例1中超寬波段近紅外吸收器在近紅外波微弱角度8度入射下的實驗結果；

圖3為實例2中超寬波段近紅外吸收器在近紅外波微弱角度8度入射下的實驗結果；

圖4為實例3中超寬波段近紅外吸收器在近紅外波微弱角度8度入射下的實驗結果；

圖5為實例4中超寬波段近紅外吸收器在近紅外波微弱角度8度入射下的實驗結果；

圖6為實例5中超寬波段近紅外吸收器在近紅外波微弱角度8度入射下的實驗結果；

圖7為實例6中超寬波段近紅外吸收器在近紅外波微弱角度8度入射下的實驗結果。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實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，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

實施例1