[發(fā)明專利]一種光學吸收多層膜

有效

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• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN109521505B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 賴耘;羅杰
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 康正德;薛峰

本發(fā)明提供了一種光學吸收多層膜。該光學吸收多層膜包括：多層第一光學膜；多層第二光學膜，其與多層第一光學膜交替排列，以形成層數(shù)為奇數(shù)的奇數(shù)層膜，奇數(shù)層膜的最外兩層膜均為第一光學膜，第一光學膜的折射率大于第二光學膜的折射率；第一和第二外層膜，其分別與最外兩層膜相鄰布置；其中，第一光學膜和/或第二光學膜的材料選擇為光吸收材料，第一和第二外層膜的折射率選擇成與第二光學膜的折射率相同或相近，且第一和第二外層膜的厚度均是第二光學膜的厚度的45％?50％。該光學吸收多層膜，對于橫電光波實現(xiàn)了近乎全角度的完美吸收，對于橫磁光波能夠實現(xiàn)寬角度，即0?40°范圍內的完美吸收，且在0?70°的角度范圍內有大于70％的吸收率。

技術領域

本發(fā)明涉及光學吸收材料領域，特別是涉及一種光學吸收多層膜。

背景技術

光學吸收材料在光電探測器、太陽能電池、微型輻射熱計和熱成像系統(tǒng)等領域中有著極其重要的應用。

提高普通吸收材料的吸收能力的傳統(tǒng)方法是利用減反膜，比如，在吸收材料表面上鍍上一層或多層減反膜來消除光波反射，進而讓光波完全進入吸收材料中，并在光波傳播的過程中被逐漸吸收。盡管這種減反膜可以消除某一或某些入射角下的反射波，但對于大的入射角(70°)或者是對于一個較寬的角度范圍，該種減反膜的減反效果則很有限，因此，這種方法不能實現(xiàn)全角度的完美吸收。此外，也可以利用“蛾眼”型涂層來獲得緩慢連續(xù)變化的阻抗來消除吸收材料表面上的反射，但由于“蛾眼”型涂層的一些凹凸結構會影響到整個材料的平整度，因此，這種方法不適用于對平整度要求很高的微納光學器件。

近些年，研究人員提出了一種利用光學超材料實現(xiàn)完美吸收的方法。超材料是一類具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。通過調節(jié)超材料的設計結構和尺寸可以調控其有效電磁參數(shù)，從而獲得阻抗匹配和光學的完美吸收。但對于大入射角(如入射角為70°)的光波，則難以實現(xiàn)全角度的完美吸收，同時其復雜的結構也會極大增加設計難度以及制作成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一個目的是設計在近乎任意入射角下都能實現(xiàn)對橫電光波完美吸收的光學吸收材料。

本發(fā)明的另一個目的是設計對橫磁光波有寬角度的完美吸收效果，同時該完美吸收效果具有一定的帶寬的光學吸收材料。

本發(fā)明提出的一種光學吸收多層膜，包括：

多層第一光學膜；

多層第二光學膜，其與所述多層第一光學膜交替排列，以形成層數(shù)為奇數(shù)的奇數(shù)層膜，所述奇數(shù)層膜的最外兩層膜均為所述第一光學膜，所述第一光學膜的折射率大于所述第二光學膜的折射率；

第一和第二外層膜，其分別與所述最外兩層膜相鄰布置；

其中，所述第一光學膜和/或所述第二光學膜的材料選擇為光吸收材料，所述第一和第二外層膜的折射率選擇成與所述第二光學膜的折射率相同或相近，且所述第一和第二外層膜的厚度均是所述第二光學膜的厚度的45％-50％。

進一步地，所述第一和第二外層的厚度均是所述第一光學膜的厚度的50％。

進一步地，所述第一光學膜的厚度為30-80nm，所述第二光學膜的厚度為80-120nm。

進一步地，所述第一光學膜的厚度為50nm，所述第二光學膜的厚度為100nm。

進一步地，所述第一和第二外層膜的材料相同或不同。

進一步地，所述第一和第二外層膜的材料均選擇成與所述第二光學膜的材料相同。

進一步地，所述奇數(shù)層膜的層數(shù)小于或等于一預設層數(shù)。

進一步地，所述光學吸收多層膜對具有0-90°入射角的橫電光波的吸收率大于或等于99％。