[發明專利]一種可尋址電調光反射率薄膜

有效

• 申請號: 201610147940.2
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105739131B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 張新宇;信釗煒;魏東;吳勇;袁瑩;彭莎;張波;王海衛;謝長生
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

本發明公開了一種可尋址電調光反射率薄膜。包括陰極，陽極陣列，以及設置在陰極和陽極陣列間的介電層；陽極陣列由M×N元陣列分布的陽極單元構成，陽極單元由規則排列且相互連通的多個子電極構成，可尋址電調光反射率薄膜被劃分為M×N元陣列分布的電調光反射率單元，陽極單元與電調光反射率單元一一對應，構成電調光反射率單元的陽極，所有電調光反射率單元共用陰極；通過陽極單元和陰極對電調光反射率單元執行獨立加電操作，進而通過調變加載在電調光反射率單元上的電壓信號，實現可尋址電調光反射率的控光操作。本發明具有偏振不敏感、驅控靈活、調光響應快以及反射光強變動范圍大的特點。

技術領域

本發明屬于光學精密測量與控制技術領域，更具體地，涉及一種可尋址電調光反射率薄膜，能對入射光波執行反射率可尋址的電控調變。

背景技術

迄今為止所發展的高光反射率薄膜技術，均基于膜介質中數量巨大的特征介電基團、相對自由的或束縛態電子等在振蕩性電磁激勵下所產生的光再發射疊加效應，主要由微/納米厚度的金屬/金屬化材料、半導體或介電材料制成，同種材質薄膜呈現相同的反光屬性。可尋址調變薄膜光反射率，意味著實現薄膜的定域差異性光反射能量輸運。目前所建立的實用化手段主要有：(一)將不同材質的膜材料通過定域性層化耦合構建成可尋址移位的變光反射率薄膜結構；(二)拼接獨立反光膜片構成可尋址的區塊化變光反射率拼圖式薄膜結構；(三)通過可尋址加電的微機電Fabry-Perot結構(MEMs-FP)或電控液晶Fabry-Perot結構(LC-FP)結構，實現譜反射光強的定域電調變；(四)基于電濕效應構建可尋址加電的陣列化電調微液形貌式的定域反光薄膜架構；(五)基于薄膜的控光干涉或特征衍射調變出射光束能流及其分布形態，實現反射束振幅的空變投送；(六)通過可尋址調節的局域電場、磁場、聲場或熱場，驅使膜材料折射率及其空間分布形態產生可調節改變；(七)構造特殊的參數可調微納功能結構陣列如典型的陣列化微光子晶體膜結構等。可尋址調變光反射率薄膜技術目前主要用于光學系統的局域通光效能改變，成像視場或捕光結構的局域強光抑制與透射束流增強，寬徑反射光束能流勻質化，光學引擎反射波束強度或亮度的圖案化調變，激光波束功率空間分布形態的圖案化調節以及遮光效率空變調控等層面。隨著功能需求的日漸增多和日趨復雜，應用領域的不斷擴展以及現代微電子和光電子技術的強力推動，可尋址調控尤其是電調控光反射率薄膜技術，在新反射機理發現、特殊微納功能結構設計、材料選擇與膜系配置、驅控架構建立以及成本降低等方面，均提出了更高要求。

研究和應用顯示，現有的商用可尋址電調光反射率薄膜技術的缺陷主要反映在以下方面：(一)由于單層光學介質膜難以達到較高的反射率水平，單層金屬/金屬性反射膜通過電子表面態及其電磁振蕩性激勵展現固定的反光行為，基于常規光學機理構建的層化薄膜材料不論是疊合式的還是拼圖式的，通過現有工藝方式會形成相對粗糙的介電躍變界面從而產生較強的光束漫反射；(二)層化膜層間會形成滲透性擴散界面從而產生類漸變折射率分布的亞界面效應；(三)不同材質膜層間的表面應力會驅使薄膜呈現時效性的結構和化學穩定屬性；(四)基于特殊功能如典型的FP效應以及電磁聲熱光等因素誘導的局域介電行為改變，會使源于電子或偶極介電振蕩響應的光反射率調變機制呈現控制相對復雜、相位和偏振匹配繁雜、成本高、波譜適用范圍窄等問題；(五)薄膜抗強光或強激光輻照的能流閾值低，反射率可變動范圍相對狹小；(六)復雜的層化膜系配置使薄膜的制作成本提高，結構穩定性以及與其它功能結構的耦合或適配性相對降低等。針對上述問題，尋找新的薄膜架構、驅控方案、簡化工藝流程以及降低成本等，已成為發展可尋址電調光反射率薄膜技術的核心環節，迫切需要新的技術突破。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種可尋址電調光反射率薄膜，能對寬譜入射波束的光反射率執行可尋址電控調變，具有偏振不敏感、驅控靈活、調光響應快以及反射光強變動范圍大的特點。