[發明專利]可在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材料

有效

• 申請號: 201610114574.0
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105742826B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 喻洪麟;方佳文;康治平;何安國;宋茂文;羅軍;張飛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 王翔

本發明公開一種可在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材料。通過將超材料的諧振單元移離其中心位置,并旋轉一個角度，改變其對于電磁波的透過特性。使得原本的偶極子變成四偶極子，共振得到增強,使其在近紅外波段中形成一個尖銳的高品質因數的法諾共振，從而增強對近紅外光的吸收。本發明可應用于光電池、慢光、傳感、非線性及光開關等領域。

技術領域

本發明涉及一種近紅外波吸收材料。

背景技術

傳統的近紅外波吸收器通常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。

有的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。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種可以在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材料。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種可在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材料，包括介質層和金屬層，以及形狀相同的諧振子A和諧振子B；

所述介質層材料選自硅、二氧化硅或鍺，厚度為20納米至10微米；

所述介質層(覆蓋于金屬層上方，其材料選自Al、Ag、Au、Cu或Ni，厚度為20納米至10微米；

所述諧振子A和諧振子B形成于介質層的上表面，其材料選自Al、Ag、Au、Cu或Ni，高度為1納米至1微米；

所述諧振子A和諧振子B均為柱體；所述諧振子A和諧振子B在介質層上表面投影圖形的中心點關于介質層上表面的中心點對稱；

所述諧振子A和諧振子B在介質層上表面投影圖形的中心點的連線所在的直線記為x軸；

所述諧振子A在介質層上表面投影圖形的對稱軸記為線段K1；

所述諧振子B在介質層上表面投影圖形的對稱軸記為線段K2；

線段K1垂直于x軸，線段K1與線段K2夾角為α，α＞0°。

進一步，所述諧振子A和諧振子B在介質層上表面投影圖形的中心點分別記為Oa和Ob，介質層上表面的中心點為x軸的o點；Oa點與o點的連線記為L1,Ob點與o點的連線記為L2；L1的取值范圍為50納米至200納米，L2＝L1。

進一步，所述金屬層的上下表面為矩形，其邊長范圍是寬度為1微米至2厘米；

所述介質層的上下表面為矩形，其邊長范圍是寬度在1微米至2厘米；

所述諧振子A的上下底面均為大小相同的橢圓，所述線段K1為橢圓的長軸；K1的長度范圍為20納米至1微米；

所述諧振子B的上下底面均為大小相同的橢圓，所述線段K2為橢圓的長軸；K2的長度范圍為20納米至1微米。

值得說明的是，本發明通過將超材料的諧振單元移離其中心位置,并旋轉一個角度，改變其對于電磁波的透過特性。使得原本的偶極子變成四偶極子，共振得到增強,使其在近紅外波段中形成一個尖銳的高品質因數的法諾共振，從而增強對近紅外光的吸收。本發明的技術效果是毋庸置疑的，其結構可以產生法諾共振，從而增強電磁波收效果，可用于增強光電池的光電轉換能力以及調控器件對電磁波的吸收能力。對近紅外波的吸收效果，通過實施例得到驗證。本發明可應用于光電池、慢光、傳感、濾波器、非線性及光開關等領域。

附圖說明

圖1為本發明實施例的器件結構示意圖；