[發明專利]一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關及使用它的級聯光開關

有效

• 申請號: 201410265615.7
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104111565B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 李孝峰;詹耀輝;吳紹龍;翟雄飛;吳凱
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02F1/1347
• 分類號: G02F1/1347;G02F1/13
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司11331
• 代理人: 伊美年

1.一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關，包括透明襯底，其特征在于所述透明襯底(1)上依次疊置有金屬薄膜層(2)、向列相液晶取向轉換層和起偏器(7)，其中：

起偏器(7)，給予透過光以初始的極化方向；

向列相液晶取向轉換層，用于接納上述具有初始極化方向的透過光，并控制經由其透射出去的光的極化方向；

金屬薄膜層(2)，其上蝕刻有單獨的金屬孔四聚體單元構型或由該單元經四方排列或六方排列而成的陣列拓撲構型，所述金屬孔四聚體單元構型中的四孔呈D_2h群對稱，具有正交的短軸和長軸；當通過向列相液晶取向轉換層透射下來的光的極化方向與短軸平行時，打開光路；當通過向列相液晶取向轉換層透射下來的光的極化方向相對于初始極化方向發生轉變，且與長軸平行時，則激發表面等離激元法諾共振，關閉光路。

2.根據權利要求1所述的一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關，其特征在于所述金屬薄膜層(2)的厚度為20～100nm，金屬孔四聚體單元構型中四孔的孔徑Φ均為90～1000nm，孔間距s均為3～100nm。

3.根據權利要求1所述的一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關，其特征在于所述向列相液晶取向轉換層，包括依次疊置于金屬薄膜層(2)上的下液晶取向控制透明層、向列相液晶層(4)、上液晶取向控制透明層；其中下液晶取向控制透明層的上表面設有平行間隔分布的若干溝槽(9)，而上液晶取向控制透明層的下表面則設有交叉指型電極(8)并引出電極線(6)，所述交叉指型電極(8)的叉指方向與下方溝槽(9)平行或垂直，對應的，當交叉指型電極(8)通電后，其產生的電場方向與下方溝槽(9)垂直或者平行。

4.根據權利要求1所述的一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關，其特征在于所述下液晶取向控制透明層為聚酰亞胺薄膜層(3)、ITO或FTO，而上液晶取向控制透明層為玻璃蓋片層(5)。

5.根據權利要求1所述的一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關，其特征在于所述向列相液晶取向轉換層，包括依次疊置于金屬薄膜層上的下液晶取向控制透明層、向列相液晶層(4)、上液晶取向控制透明層；其中下液晶取向控制透明層的上表面設有平行間隔分布的若干溝槽(9)，而上液晶取向控制透明層的下表面也設有平行間隔分布的若干溝槽(9)，這些溝槽(9)與下液晶取向控制透明層上的溝槽(9)垂直；還包括分別連接至上、下液晶取向控制透明層上的電極線，用于施加給向列相液晶層(4)以垂直向電場。

6.根據權利要求5所述的一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關，其特征在于所述下液晶取向控制透明層為聚酰亞胺薄膜層(3)、ITO或FTO，而上液晶取向控制透明層為ITO導電膜層(10)。

7.根據權利要求3或5所述的一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關，其特征在于所述上液晶取向控制透明層的下表面旋涂一層直徑為1～10微米的玻璃球作為墊襯，向列相液晶填充于所述玻璃球間隙內形成所述向列相液晶層(4)。

8.根據權利要求1所述的一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關，其特征在于所述金屬薄膜層的金屬材料為Au、Ag或Al。

9.根據權利要求1所述的一種基于表面等離激元法諾共振的微納光開關，其特征在于所述透明襯底的下方設有檢偏器(11)。

10.一種由至少兩個如權利要求1～9中任意一項所述微納光開關串聯而成的級聯光開關。