[發明專利]近紅外非對稱超表面偏振調控器及其制作方法

有效

• 申請號: 202110698472.9
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113552727B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 杜慶國;陳志偉;王原麗;李政穎;任芳芳
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B5/30
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳;劉代樂

本發明涉及光學器件技術領域，具體涉及一種近紅外非對稱超表面偏振調控器及其制作方法。包括雙桿諧振器、絕緣介質層單體和光柵條單體，雙桿諧振器包括第一諧振器桿和第二諧振器桿，雙桿諧振器固設于絕緣介質層單體頂部，光柵條單體固設于所述絕緣介質層單體底部，光柵條單體的狹縫沿y軸方向周期性分布，第一諧振器桿和第二諧振器桿平行設置，第一諧振器桿和第二諧振器桿與x軸、y軸之間形成45°夾角，第一諧振器桿沿厚度方向的剖面為第一直角梯形結構，第二諧振器桿沿厚度方向的剖面為第二直角梯形結構，所述第一直角梯形結構沿水平面旋轉180°后可與所述第二直角梯形結構重合。該結構極大減少了傳統偏振器件在可見光波段所產生的能量損失。

技術領域

本發明涉及光學器件技術領域，具體涉及一種近紅外非對稱超表面偏振調控器及其制作方法。

背景技術

偏振是電磁波的一種重要屬性，其在成像，軍事，導航，衛星通訊等方面具有廣闊的研究價值。然而傳統的偏振調控主要利用半波片和二色性晶體實現。其原理是通過電磁波在內部傳播時，偏振方向互相垂直的光隨著傳播距離的增加其相位差的累積，從而導致偏振轉換。但是，傳統的方法所帶來的效果不理想，如轉換效率不高，帶寬窄等缺點。自然光是非偏振光，在通過傳統的調控光波偏振的器件如線偏振片時，不可避免的會損失近一半的非偏振入射光的能量，這時候就要尋找新的材料、結構來減少能量損失。

傳統的實現偏振轉換的方法包括光彈性調制器和光柵。雖然這些方法可以隨意控制偏振態，但它們通常需要體積較大的設備和長傳輸距離來實現相位的累積，阻礙了偏振調控器件的在未來微型化器件等諸多方面的應用，不能滿足通信、傳感、光譜、成像技術等方面在太赫茲及近紅外波段未來日益迫切的需求。

為了解決以上問題，一種基于人工亞波長陣列結構的材料——超表面被廣泛研究。超表面即二維的超材料，對電磁波有獨特的響應。它的電磁特性可以通過結構單元的特定設計來實現人工調控，獲得比自然材料更加優異的偏振光非對稱轉換性能來減少傳統光學器件的能量損失，同時具備體積小，易集成的優點，有望替代傳統的偏振器件。

現有超表面的由亞波長單元通常由光柵條和雙桿諧振器構成，且雙桿諧振器采用完全相同的結構，其偏振轉換性差，能量損失大。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的缺陷，提供一種近紅外非對稱超表面偏振調控器及其制作方法，其具有較強的偏振轉換性，有效降低了能量損失。

本發明一種近紅外非對稱超表面偏振調控器，其技術方案為：包括雙桿諧振器、絕緣介質層單體和光柵條單體，所述雙桿諧振器包括用于將偏振方向沿x軸方向的偏振光轉化為偏振方向沿y軸方向的偏振光或將偏振方向沿y軸方向的偏振光轉化為偏振方向沿x軸方向的偏振光的第一諧振器桿和第二諧振器桿，所述雙桿諧振器固設于所述絕緣介質層單體頂部，所述光柵條單體固設于所述絕緣介質層單體底部，所述雙桿諧振器與光柵條單體之間形成微腔，所述光柵條單體的狹縫沿y軸方向周期性分布，所述第一諧振器桿和第二諧振器桿平行設置，所述第一諧振器桿和第二諧振器桿與x軸、y軸之間形成45°夾角，所述第一諧振器桿沿厚度方向的剖面為第一直角梯形結構，所述第二諧振器桿沿厚度方向的剖面為第二直角梯形結構，所述第一直角梯形結構沿水平面旋轉180°后可與所述第二直角梯形結構重合；

其中，x軸為光柵條單體寬度方向，y軸為光柵條單體長度方向，第一諧振器桿、第二諧振器桿、絕緣介質層單體厚度為z軸方向。