[發明專利]一種基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器

在審

• 申請號: 202011620429.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112630874A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 郭玲;葉帆風;郭夢冉;銀珊;馬峻
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00
• 代理公司: 桂林文必達專利代理事務所(特殊普通合伙) 45134
• 代理人: 張學平

本發明公開了一種吸收光譜的吸收效果較高的基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器。該基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器，包括金屬襯底；所述金屬襯底上方設置有三層混合介質結構；所述混合介質結構包括高折射率介質層和低折射率介質層；所述低折射率介質層位于高折射率介質層上方；最頂層的混合介質結構上的低折射率介質層上設置有陣列分布的十字臂結構；且所述十字臂結構與低折射率介質層固定連接；最底層的混合介質結構上的高折射率介質層與金屬襯底固定連接。采用該基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器，在950nm和1130nm左右時，吸收率達到99.99％以上；以達到完美吸收的效果；并且在濾波與光譜傳感方面具有更廣泛的應用。

技術領域

本發明涉及微納光學技術領域，尤其是一種基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器。

背景技術

全光吸收器由于其近乎完美的吸光能力，在太陽能光伏產業、熱輻射器、傳感和光譜敏感探測、光開關和濾波器等中有著廣泛的應用。而雙通道全光吸收器，由于其可以在兩個不同頻率處做到光的完美吸收，使得其在雙波段天線、雙通道濾波器上有較好的應用。通常，亞波長周期金屬納米光陣列的諧振光譜表現出“異常”的諧振特性，這都與金屬結構附近誘發的表面等離激元(SPPs)效應有關。但由于相互作用過程中SPPs的大量損耗和狹縫中諧振腔的模體積有限，它們的諧振峰通常以寬頻帶形式出現，其半峰全寬(FWHM)在光譜范圍內通常為100-200nm。但在許多應用中，較窄的傳輸頻帶是非常可取的，所以可以通過獲得更窄的傳輸頻帶來提高其性能。

目前，研究人員開發的全光吸收器基本是單通道的，雙通道的全光吸收器吸收效果并不佳，吸收頻帶也較寬。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種全光吸收器在雙通道的吸收波段情況下其吸收光譜的吸收效果好的基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器，包括金屬襯底；所述金屬襯底上方設置有三層混合介質結構；

所述混合介質結構包括高折射率介質層和低折射率介質層；所述低折射率介質層位于高折射率介質層上方；所述高折射率介質層和低折射率介質層固定連接；

最頂層的混合介質結構上的低折射率介質層上設置有陣列分布的十字臂結構；且所述十字臂結構與低折射率介質層固定連接；最底層的混合介質結構上的高折射率介質層與金屬襯底固定連接；相鄰兩層混合介質結構中上層混合介質結構的高折射率介質層與下層混合介質結構的低折射率介質層固定連接。

進一步的，所述十字臂結構的橫桿長度b為500-600nm，橫桿寬度a為35-55nm，橫桿高度h范圍為85-115nm，周期P為600-800nm。

具體的，所述金屬襯底采用貴金屬基底。

具體的，所述十字臂結構采用金屬鍺十字結構。

進一步的，所述低折射率介質層厚度為10-30nm，且折射率大于1；所述高折射率介質層的厚度為20-40nm，所述高折射率介質層的射率比低折射率介質層的折射率高0.2及以上。

進一步的，所述金屬襯底的厚度為2000nm以上。

本發明的有益效果是：本發明所述的基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器，通過在金屬鍺十字結構下方引入低折射率介質層(LID)與高折射率介質層(HID)組成的介質層結構，形成雜化SPPs共振模式，并通過調諧各共振模式以獲得更窄的諧振峰，從而得到一種基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器；其在濾波與光譜傳感方面具有更廣泛的應用前景。

并且，本發明所述的基于金屬微納結構的雙通道全光吸收器，在950nm和1130nm左右時，吸收率達到99.99％以上，可以達到完美吸收的效果；相較現有技術中的雙通道吸收器達到了完美吸收的效果。

附圖說明