[發明專利]多頻帶波長選擇性結構

在審

• 申請號: 201580066127.6
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN107251320A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 伊琳娜·普什卡蘇;威廉·沙伊希
• 申請（專利權）人: 菲力爾監測有限公司;印第安納大學研究與技術公司
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 唐京橋,李春暉

技術領域

本申請總體上涉及基于等離子體表面結構的波長選擇性表面，更具體地涉及具有多個諧振的波長選擇性表面。

背景技術

可以提供頻率選擇性表面以選擇性地減少入射電磁輻射的反射。可以在簽名管理應用中采用這樣的表面以減少雷達回波。這些應用通常在電磁頻譜的射頻部分中使用。

在吉爾伯特的第6,538,596號美國專利中描述了在射頻應用中使用布置在接地層上方的多個頻率選擇性表面。吉爾伯特依賴于提供虛擬連續四分之一波長效應的多個頻率選擇性表面。這樣的四分之一波長效應導致結構表面上的場的消除。因此，雖然各個層可以以小于四分之一波長(例如，λ/12或λ/16)間距開，但吉爾伯特依賴于來自四個片中的三個的宏觀(遠場)諧振的疊加，使得所得到的結構厚度將在四分之一波長的數量級上。

在Puscasu等人的第7,956,793號美國專利中描述了使用導電表面元件來產生可調諧吸收結構/裝置。Puscasu使用具有多個表面元件的單個傳導層來產生與表面元件的尺寸相關的可調諧主諧振。效率較低的次諧振由多個表面元件的中心到中心間距來限定。Puscasu的諧振在電磁頻譜的可見光和紅外線部分產生。

發明內容

本發明人已經認識到并且理解到需要在電磁頻譜的可見光部分和紅外線部分中具有多個高吸收和/或反射諧振的波長選擇性結構。

因此，一些實施方式涉及一種用于選擇性地對電磁可見光或紅外線輻射進行反射或吸收的結構。該結構包括具有多個層的波長選擇性表面，多個層包括：形成多個表面元件的復合層；電隔離中間層，其中，復合層與電隔離中間層的第一表面接觸；以及與電隔離中間層的第二表面接觸的連續導電層。復合層包括至少一個金屬層和至少一個電介質層。波長選擇性表面具有至少一個諧振頻帶，以用于基于多個表面元件與連續導電層之間的諧振電磁耦合來選擇性地對可見光或紅外線輻射進行反射或吸收。

一些實施方式涉及選擇性地對電磁輻射進行反射或吸收的方法。該方法包括提供包括多個層的波長選擇性結構。多個層包括：具有多個表面元件的復合層；電隔離中間層，其中，復合層與電隔離中間層的第一表面接觸；以及與電隔離中間層的第二表面接觸的連續導電層。復合層包括至少一個金屬層和至少一個電介質層。波長選擇性結構具有至少一個諧振頻帶，以用于基于多個表面元件與連續導電層之間的諧振電磁耦合來選擇性地對可見光或紅外線輻射進行反射或吸收。該方法還包括接收波長選擇性結構處的入射電磁輻射，對入射電磁輻射在至少一個諧振吸收頻帶內的第一部分進行吸收，并且對入射電磁輻射在至少一個諧振吸收頻帶外的第二部分進行反射。

附圖說明

附圖并不是按比例繪制的。在附圖中，各個圖中所示的每個相同或幾乎相同的部件由相同的附圖標記來表示。為了清楚起見，并非每個部件在每個圖中都被標注。在附圖中：

圖1示出了具有矩形陣列表面元件的波長選擇性結構的一個實施方式的俯視立體圖；

圖2示出了圖1的波長選擇性表面的俯視平面圖；

圖3示出了具有六角形陣列的正方形表面元件的根據本發明的原理的波長選擇性結構的另一實施方式的俯視平面圖；

圖4示出了具有兩個不同陣列的波長選擇性結構的另一實施方式的俯視平面圖；

圖5示出了圖4的結構的替選實施方式的俯視平面圖；

圖6示出了具有限定在復合層中的孔的波長選擇性結構的替選實施方式的俯視立體圖；

圖7A示出了圖1的波長選擇性結構沿A-A所截取的截面正視圖；

圖7B示出了圖6的波長選擇性結構沿B-B所截取的截面正視圖；

圖7C示出了僅具有在表面元件下方的中間層的波長選擇性結構的替選實施方式的截面正視圖；

圖7D示出了具有第二中間層的波長選擇性結構的替選實施方式的截面正視圖；

圖7E示出了在單個表面功件(feature)內具有包括不同尺寸的金屬層的復合層的波長選擇性結構的替選實施方式的截面正視圖；

圖8A示出了具有覆蓋復合層的上覆層的波長選擇性結構的替選實施方式的截面正視圖；

圖8B示出了具有覆蓋復合層的上覆層的波長選擇性結構的替選實施方式的截面正視圖；

圖8C示出了具有部分填充復合層的表面功件之間的間隙的上覆層的波長選擇性結構的替選實施方式的截面正視圖；

圖8D示出了具有覆蓋復合層的共形上覆層的波長選擇性結構的替選實施方式的截面正視圖；