[發(fā)明專利]電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)及其用作高反膜和高透膜的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710942306.2
• 申請(qǐng)日: 2017-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN107664780B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭國(guó)興;戴琦;李子樂(lè);鄧聯(lián)貴;鄧娟;劉勇;毛慶洲;何平安;李松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B1/00
• 分類號(hào): G02B1/00;G02B1/10;G02B1/118
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明公開了一種電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)及其用作高反膜和高透膜的應(yīng)用，所述電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)，包括襯底和襯底上的電介質(zhì)納米磚陣列；其中，電介質(zhì)納米磚陣列由電介質(zhì)納米磚周期性排列構(gòu)成；電介質(zhì)納米磚為正四棱柱形，其底面為正方形，且其長(zhǎng)寬高均為亞波長(zhǎng)尺寸。將該電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)用作高反膜時(shí)，優(yōu)化電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得工作波長(zhǎng)下s波和p波入射時(shí)均能產(chǎn)生Mie諧振；將該電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)用作高透膜時(shí)，優(yōu)化電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得混合層的等效折射率介于混合層周圍介質(zhì)的折射率和襯底折射率之間。本發(fā)明基于電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)的高反膜和高透膜在整個(gè)通信波段內(nèi)均具有較高的工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)及其用作高反膜和高透膜的應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，增透膜和增反膜主要采用光學(xué)透明介質(zhì)膜制作，即使用物理法和化學(xué)法在玻璃或金屬的光滑表面上涂鍍透明介質(zhì)膜，利用光波在透明介質(zhì)膜中的反射、折射及疊加來(lái)實(shí)現(xiàn)增透或增反。根據(jù)需要，高透膜和高反膜一般分為單介質(zhì)膜、雙介質(zhì)膜或者多介質(zhì)膜。多介質(zhì)膜型的高透膜、高反膜效果相對(duì)較好，通常采用氟化鎂、氧化鈦、硫化鉛、硒化鉛等材料進(jìn)行制備。對(duì)于高透膜，由于受到材料折射率限制，因此鍍膜材料較為稀少，氟化鎂是最佳制備材料，但存在資源稀少、成本高等缺點(diǎn)。

傳統(tǒng)利用光學(xué)透明介質(zhì)膜制作高透膜、高反膜存在如下問(wèn)題：(1)制作工藝復(fù)雜；(2)所制作的高透膜、高反膜，其工作光波段帶寬低；(3)鍍膜材料資源緊缺，原材料成本高。高透膜、高反膜在應(yīng)用光學(xué)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景，但上述問(wèn)題限制了其應(yīng)用，因此業(yè)內(nèi)亟待新技術(shù)的更新和革命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)及其用作高反膜和高透膜的應(yīng)用。

本發(fā)明提供的一種電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)，包括襯底和襯底上的電介質(zhì)納米磚陣列；所述電介質(zhì)納米磚陣列由電介質(zhì)納米磚周期性排列構(gòu)成，其中，電介質(zhì)納米磚陣列中的橫向間距和縱向間距相等；所述電介質(zhì)納米磚為正四棱柱形，其底面為正方形，且其長(zhǎng)寬高均為亞波長(zhǎng)尺寸。所述橫向間距指電介質(zhì)納米磚行中相鄰電介質(zhì)納米磚的間距，所述縱向間距指電介質(zhì)納米磚列中相鄰電介質(zhì)納米磚的間距。

進(jìn)一步的，所述襯底為二氧化硅襯底。

進(jìn)一步的，所述電介質(zhì)納米磚為硅納米磚。

本發(fā)明提供的電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)用作高反膜的應(yīng)用，其特點(diǎn)是，將上述電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)用作高反膜，并優(yōu)化所述電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得工作波長(zhǎng)下s波和p波入射時(shí)均能產(chǎn)生Mie諧振；

所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括電介質(zhì)納米磚的長(zhǎng)、寬、高，以及電介質(zhì)納米磚陣列的周期，所述周期為電介質(zhì)納米磚陣列中橫向和縱向上相鄰電介質(zhì)納米磚的中心軸的距離；

所述s波為偏振態(tài)的入射光所分解的電場(chǎng)垂直于高反膜入射面的線偏振波；

所述p波為偏振態(tài)的入射光所分解的電場(chǎng)水平于高反膜入射面的線偏振波。

所述優(yōu)化所述電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，具體為：

采用電磁仿真法，在工作波長(zhǎng)下優(yōu)化單個(gè)電介質(zhì)納米磚單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)要使得s波和p波入射時(shí)均能產(chǎn)生Mie諧振；所述電介質(zhì)納米磚單元包括襯底和襯底上的單個(gè)電介質(zhì)納米磚，其中，襯底上下表面的邊長(zhǎng)即所述周期；

將優(yōu)化后的單個(gè)電介質(zhì)納米磚單元緊密排列，即獲得電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供的電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)用作高透膜的應(yīng)用，其特點(diǎn)是，將上述電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)用作高透膜，并優(yōu)化所述電介質(zhì)納米磚陣列結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得混合層的等效折射率n介于混合層周圍介質(zhì)的折射率n₀和襯底折射率n_G之間；