[發(fā)明專利]一種基于激光刻蝕石墨烯薄膜堆疊的光子晶體及加工方法

有效

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• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111880261B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 劉子豪;曹宇;柳楊;薛偉;劉文文;陳潔;朱德華;孫兵濤
• 申請（專利權）人: 溫州大學平陽智能制造研究院
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/136;B23K26/362
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權代理有限公司 11253
• 代理人: 陳孝政

1.一種基于激光刻蝕石墨烯薄膜堆疊的光子晶體，其特征在于，包括若干個堆疊在一起的雙層晶體結構，所述雙層晶體結構包括玻璃基片(1)和石墨烯薄膜(2)，所述玻璃基片(1)內部中空，外圍為一長方形；石墨烯薄膜(2)粘連覆蓋在玻璃基片(1)上，且其寬度與玻璃基片(1)的外圍寬度一致，其長度大于玻璃基片(1)的外圍長度，使得玻璃基片(1)兩端均留有石墨烯薄膜余量，用于連接熱源；石墨烯薄膜(2)上與環(huán)形玻璃基片(1)中空部分對應的區(qū)域設置有周期性微結構圖形，使得該雙層晶體結構形成了一石墨烯薄膜層和一空氣層(5)，改變玻璃基片(1)的厚度即可調節(jié)空氣層(5)的厚度，改變石墨烯薄膜(2)的厚度即可調節(jié)石墨烯薄膜層的厚度；石墨烯薄膜(2)上的周期性微結構圖形采用激光刻蝕方法根據(jù)設計圖形制作，玻璃基片(1)兩端留有的石墨烯薄膜余量與熱源連接，得到熱可調諧光子晶體。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于激光刻蝕石墨烯薄膜堆疊的光子晶體，其特征在于，若干個雙層晶體結構采用不同的周期性微結構圖形即形成多層多種圖案的復合光子晶體結構。

3.一種基于激光刻蝕石墨烯薄膜堆疊的光子晶體的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：材料準備：所述材料包括玻璃基片(1)和石墨烯薄膜(2)；

所述玻璃基片(1)內部中空，外圍為一長方形；所述石墨烯薄膜(2)具有粘連性，即將石墨烯吸附在導熱雙面膠的一面形成具有粘連特性的石墨烯薄膜(2)；石墨烯薄膜(2)的寬度與玻璃基片(1)的外圍寬度一致，其長度大于玻璃基片(1)的外圍長度；

步驟2：將具有粘連性的石墨烯薄膜(2)粘連在環(huán)形玻璃基片(1)上，要求石墨烯薄膜(2)完全覆蓋玻璃基片(1)上的中空區(qū)域，且粘連后的玻璃基片(1)兩端均留有石墨烯薄膜余量；

步驟3：采用激光刻蝕方法在石墨烯薄膜(2)上與環(huán)形玻璃基片(1)中空部分對應的區(qū)域制作周期性微結構圖形，得到雙層晶體結構，該雙層晶體結構包含一石墨烯薄膜層和一空氣層，改變玻璃基片(1)的厚度即可調節(jié)空氣層的厚度，改變石墨烯薄膜(2)的厚度即可調節(jié)石墨烯薄膜層的厚度；所述周期性微結構圖形根據(jù)設計要求提前確定；所述激光刻蝕方法是指通過激光束多次重復掃描將石墨烯薄膜(2)完全穿透形成周期性微結構圖形；

步驟4：將若干個石墨烯薄膜(2)與玻璃基片(1)構成的雙層晶體結構進行堆疊，其疊層結構即構成光子晶體，疊層數(shù)量、空氣層的厚度、石墨烯薄膜層的厚度根據(jù)光子晶體的設計結構尺寸而確定，石墨烯薄膜(2)上的周期性微結構圖形根據(jù)需要任意設計；不同層的雙層晶體結構采用不同的周期性微結構圖形即形成多層多種圖案的復合光子晶體結構。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于激光刻蝕石墨烯薄膜堆疊的光子晶體的加工方法，其特征在于，還包括：將玻璃基片(1)兩端留有的石墨烯薄膜余量(3)與可控溫熱源(4)連接，形成熱可調諧的石墨烯薄膜堆疊的光子晶體。

5.根據(jù)權利要求3所述的基于激光刻蝕石墨烯薄膜堆疊的光子晶體的加工方法，其特征在于，步驟4中每個雙層晶體結構具有相同的厚度，使得形成的周期排列的低折射率位點之間的距離大小相同。