[發明專利]一種基于親疏水選擇浸潤調控的光偏折超表面

有效

• 申請號: 202110584121.5
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113325490B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李仲陽;李哲;萬成偉;代塵杰;鄭國興;時陽陽;萬帥;胡婉林
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02B5/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨潔

本發明提供一種基于親疏水選擇浸潤調控的光偏折超表面，包括反射基底(10)和設置在反射基底(10)上的透明薄膜層(20)，其特征在于，所述反射基底(10)為親水性金屬材料，所述透明薄膜層(20)為疏水性材料，所述透明薄膜層(20)上有陣列排布的等腰梯形槽孔(21)，所述等腰梯形槽孔(21)從上至下貫穿所述透明薄膜層(20)。本發明涉及的光偏折超表面在干燥和水浸潤兩種環境控制下，可以對垂直入射光束實現反射角度分別為?30°和+30°左右的光束偏折調控切換，具有明顯的可調控的光束偏折特點，可以推廣應用于光束定向出射和傳感等領域。

技術領域

本發明屬于微納光學領域，特別涉及一種基于親疏水選擇浸潤調控的光偏折超表面。

背景技術

光學超表面在結構色、透鏡成像、光束偏折等領域具有重要的研究和應用價值。其具有調控光束振幅、相位、偏振的作用，并且相比傳統的光學元件還具有結構緊湊、輕便集成的特點。光束偏折是指光束在傳輸經過介質時發生的不符合經典折射和反射定律的異常偏折情況。光學超表面主要根據廣義的斯涅爾定律，通過人為設計表面的微納結構，得到要求的相位梯度，從而實現相位調控，并從而改變入射光束的出射角度，實現特定角度光束偏折的功能。目前，擁有單一靜態功能的超表面結構設計已經比較成熟，然而隨著對光學系統功能性、適應性和實用性的要求在不斷增加，超表面相關的研究和技術出現了向多功能、可動態調控等方向發展的趨勢，對出射角度可調控的超表面光束偏折也提出了要求。其中，包括電控、光控、溫控、機械和化學調控技術和方法已經得到了提出。但是，上述方法通常需要復雜的設計和調控環境要求，因此設計簡單和調控方式便捷的可調控超表面結構仍是一種面臨挑戰和創新。

發明內容

針對背景技術存在的問題，本發明提供一種基于親疏水選擇浸潤調控的光偏折超表面。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于親疏水選擇浸潤調控的光偏折超表面，包括反射基底(10)和設置在反射基底(10)上的透明薄膜層(20)，其特征在于，所述反射基底(10)為親水性金屬材料，所述透明薄膜層(20)為疏水性材料，所述透明薄膜層(20)上有陣列排布的等腰梯形槽孔(21)，所述等腰梯形槽孔(21)從上至下貫穿所述透明薄膜層(20)。

進一步，所述等腰梯形槽孔(21)沿橫向和縱向周期性陣列排布在所述透明薄膜層(20)上。

再進一步，所述等腰梯形槽孔(21)的窄底邊W₁和寬底邊W₂沿橫向，等腰梯形槽孔(21)的高L沿縱向。

再再進一步，所述等腰梯形槽孔(21)的窄底邊W₁長度為60nm，寬底邊W₂長度為260nm，高L為700nm，透明薄膜層厚度t為300nm。

再再再進一步，所述等腰梯形槽孔沿橫向陣列排布的最小周期P_x為1000nm，沿縱向陣列排布的最小周期P_y為300nm。

進一步，所述透明薄膜層(20)由聚甲基丙烯酸甲酯制成，所述反射基底(10)為鋁層。

進一步，所述反射基底(10)厚度為100nm。

與傳統的光束偏折器件相比，本發明具有以下的優點和有益效果：

(1)本發明涉及的光偏折超表面同時采用親水基底和含等腰梯形槽孔的疏水薄膜層進行設計制造，利用材料的親疏水性差異，使水更易在梯形槽中聚集，形成選擇性浸潤，改變表面光學相位梯度。進而，本發明涉及的光偏折超表面在干燥和水浸潤兩種環境控制下，可以對垂直入射光束實現反射角度分別為-30°和+30°左右的光束偏折調控切換，具有明顯的可調控的光束偏折特點，可以推廣應用于光束定向出射和傳感等領域。

(2)本發明涉及的光偏折超表面具有偏振不相關和寬帶適用的效果，在多波長下均有明顯的可調控光束偏折效果。