[發明專利]基于三維折疊超材料的圓偏振器及其制造方法

有效

• 申請號: 201710361941.1
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107121718B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 顧長志;楊盛焱;劉哲;李俊杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所 11497
• 代理人: 黃小臨;馮玉清

本發明涉及基于三維折疊超材料的圓偏振器及其制造方法。根據一實施例，一種圓偏振器可包括：襯底；以及形成在所述襯底上的多個諧振單元，每個諧振單元包括：第一折疊部，包括第一基底和形成在所述第一基底上的第一諧振圖案，所述第一基底的一側連接到所述襯底并且相對于所述襯底折疊第一角度；以及第二折疊部，包括第二基底和形成在所述第二基底上的第二諧振圖案，所述第二基底的一側連接到所述襯底并且相對于所述襯底折疊第二角度；其中，所述第一基底的連接到所述襯底的一側與所述第二基底的連接到所述襯底的一側彼此相對設置，并且所述第一諧振圖案與所述第二諧振圖案彼此反鏡像對稱。

技術領域

本發明總體上涉及光學器件領域，更特別地，涉及一種基于三維折疊超材料的多頻帶圓偏振電磁波選擇器及其制造方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，圓偏振器作為光學領域中的一種重要偏振元器件，它在偏振分光、彩色顯示、激光技術、生物光學成像與傳感等領域得到了令人矚目的應用。目前在光學領域，獲得圓偏振光通常做法是利用線偏振片和四分之一波片兩個分離元器件構成圓偏振器，由于四分之一波片的工作波長是特定的，原理上是只針對某一波長才起作用，因此這種圓偏振起偏器的工作頻帶單一且帶寬極窄，同時由于采用了分離元件，不利于系統的集成。正是由于傳統的圓偏振獲取方法存在頻帶單一、帶寬窄、不易集成等缺點，研發多頻帶、微型化、高性能的圓偏振器具有重要意義。

電磁超材料(Metamaterial)是由亞波長微結構單元組成的人工復合材料，具有諸多自然材料所不具備的新穎物理性質，例如目前電磁超材料具有負折射率、電磁隱身、超分辨成像、旋光性、類電磁誘導透明、不對稱透射、完美吸收等奇特的物理性質。這些奇特的電磁性質與亞波長結構單元以及單元之間的相互耦合密切相關，因此，通過對超材料結構單元的精心設計，可以獲得具有特定功能的新型光學元器件。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種利用三維折疊超材料實現的圓偏振器件，其可應用于單頻帶或者多頻帶，并且具有集成度高、微型化等優點。

根據本發明一示例性實施例，一種圓偏振器可包括：襯底；以及形成在所述襯底上的多個諧振單元，每個諧振單元包括：第一折疊部，包括第一基底和形成在所述第一基底上的第一諧振圖案，所述第一基底的一側連接到所述襯底并且相對于所述襯底折疊第一角度；以及第二折疊部，包括第二基底和形成在所述第二基底上的第二諧振圖案，所述第二基底的一側連接到所述襯底并且相對于所述襯底折疊第二角度；其中，所述第一基底的連接到所述襯底的一側與所述第二基底的連接到所述襯底的一側彼此相對設置，并且所述第一諧振圖案與所述第二諧振圖案彼此反鏡像對稱。

在一些示例中，所述第一諧振圖案和所述第二諧振圖案每個都包括一個或多個劈裂諧振環。

在一些示例中，所述劈裂諧振環為具有開口的環形結構，所述環形結構具有矩形、正方形、跑道形、圓形、五邊形或具有更多邊的多邊形形狀。

在一些示例中，每個劈裂諧振環的開口所在的方向與所述第一和第二折疊部的連接到所述襯底的邊基本平行。

在一些示例中，所述第一諧振圖案和所述第二諧振圖案每個都包括相同或不同大小的多個劈裂諧振環。

在一些示例中，所述第一諧振圖案和所述第二諧振圖案每個中的多個劈裂諧振環的開口朝向相同的方向。

在一些示例中，所述第一諧振圖案和所述第二諧振圖案每個都包括第一劈裂諧振環和第二劈裂諧振環，所述第二劈裂諧振環設置在所述第一劈裂諧振環的開口內，并且所述第二劈裂諧振環的開口與所述第一劈裂諧振環的開口朝向相同的方向。

在一些示例中，所述第一角度和所述第二角度每個都在20度至80度的范圍。

在一些示例中，所述第一角度和所述第二角度彼此相同或不同。