[發明專利]一種基于聲子極化波的平面聚焦透鏡器件

有效

• 申請號: 202010766024.3
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112068228B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 戴慶;陳娜;胡海;滕漢超;胡德波;秦亞靈
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00
• 代理公司: 北京恒律知識產權代理有限公司 11416
• 代理人: 王琦;龐立巖

本發明提供的一種基于聲子極化波的平面聚焦透鏡器件，包括，基底層，在所述基底層上布置一層氧化鉬薄層；在所述氧化鉬薄層的一側覆蓋金屬天線；散射光或紅外光照射所述金屬天線激發雙曲聲子激元，通過改變金屬天線的尺寸或入射光的波長，調整納米聚焦的焦距。本發明通過控制金屬天線的尺寸大小或者入射紅外光的波數，調控聲子激元的波矢大小，從而實現平面透鏡聚焦的焦距調控。本發明簡單易行，且范圍更廣，成本更低。

技術領域

本發明涉及納米聚焦技術領域，特別涉及一種基于聲子極化波的平面聚焦透鏡器件。

背景技術

氧化鉬是一種雙軸材料且具有強烈的各向異性。其在不同剩余射線帶內，沿不同光軸的介電函數相反，產生的聲子激元具有明顯的平面雙曲特性，可以控制光沿某一特殊方向傳播，因而在納米光學中控制與調控光領域具有重要的應用。

雙曲聲子激元是一類特殊的激元，相比較其他傳導類型的激元(如等離激元，激子激元)，其具有明顯的各向異性以及低損耗特性。在現有技術中，依靠天然氧化鉬材料可以實現片內雙曲聲子激元的激發。

構建平面透鏡，實現納米聚焦對于微納光學，光控制與調節領域具有重要的應用價值。現有技術中，人們主要依靠超結構，表面構造納米聚焦的透鏡。但是由于微納加工的影響，會造成較大的光損耗，且由于尺寸的影響，聚集光的范圍比較窄。此外，依靠超結構，表面構造納米聚焦的透鏡，制造的成本較高，不利于實際生產應用。

因此，為了解決上述問題，需要一種基于聲子極化波的平面聚焦透鏡器件，實現降低損耗且簡單易行的進行焦距調控。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種基于聲子極化波的平面聚焦透鏡器件，所述器件包括，基底層，在所述基底層上布置一層氧化鉬薄層；

在所述氧化鉬薄層的一側覆蓋金屬天線，散射光或紅外光照射所述金屬天線激發雙曲聲子激元，通過改變金屬天線的尺寸或入射光的波長，調整納米聚焦的焦距。

優選地，所述基底層材料為無機介電材料或有機高分子材料。

優選地，所述氧化鉬薄層的平面幾何尺寸為1μm-500μm，厚度為2nm-5000nm；所述金屬天線的幾何尺寸為10nm-300μm，厚度為20nm-50μm。

本發明的另一個目的在于提供一種基于聲子極化波的平面聚焦透鏡器件的制備方法，所述方法包括：

制備氧化鉬薄層；

選擇天線的形狀與尺寸，制作金屬天線；

選擇基底層材料，并制備基底層，將氧化鉬薄層貼合在所述基底層上，在所述氧化鉬薄層上一側覆蓋所述金屬天線。

本發明的又一個目的在于提供一種基于聲子極化波的平面聚焦透鏡器件調整納米聚焦的焦距的方法，所述方法包括：

步驟1)，通過中紅外散射型掃描近場光學顯微鏡針尖的散射光直接照射金屬天線，激發氧化鉬聲子激元；

得到電場分布，測量焦距的長度；

步驟2)，改變金屬天線尺寸，重復步驟1)，得到電場分布，測量焦距的長度；

步驟3)，重復步驟2)，直至焦距調整到合適的位置。

本發明的又一個目的在于提供一種基于聲子極化波的平面聚焦透鏡器件調整納米聚焦的焦距的方法，所述方法包括：

步驟a)，使用入射紅外光照射所述金屬天線，在金屬天線邊界處激發聲子激元；

得到電場分布，測量焦距的長度；

步驟b)，改變入射紅外光的波數，重復步驟a)得到電場分布，測量焦距的長度；

步驟c)，重復步驟b)，直至焦距調整到合適的位置。