[發明專利]一種手性光學元件及其制備方法

在審

• 申請號: 202111283211.7
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN113885118A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 沈清;李旭光
• 申請（專利權）人: 覺芯電子（無錫）有限公司
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G03F7/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本申請公開了一種手性光學元件及其制備方法，該手性光學元件包括基底和至少一個手性超結構單元；所述至少一個手性超結構單元位于所述基底上方；單個所述手性超結構單元包括至少一個斐波那契螺旋線子單元。通過設置斐波那契螺旋線子單元，以及調控手性超結構單元的形狀和數量來調控聚焦場的聚焦點數、局域偏振態、響應波長和強度調控；能夠在寬波段范圍內對入射圓偏振光具有強響應性，顯著提高了手性光學元件的光響應特性。

技術領域

本申請涉及光學領域，特別涉及一種手性光學元件及其制備方法。

背景技術

手性是自然界中的基本屬性，與我們的生活密不可分。光學活性是手性材料最重要的性質之一，其本質為手性材料對左右圓偏振光具有不同的相互作用力。在右手性的手性材料中，右圓偏振光會被選擇性地反射，而左圓偏振光就會被透過。在左手性的手性材料中，與之相反。

然而，自然界中手性分子和原子的尺寸與光波的波長相比非常的小，手性物質的手性光學響應非常微弱，一方面不利于對手性產生機制的研究，另一方面也造成了利用自然界現有材料無法實現對圓偏振光場的有效調控。相比于人工構筑的三維手性超結構，二維手性結構層級單一，光學響應的工作波長和響應強度的可調控范圍有限，無法通過對微結構結構參數的有限變化實現對其手性光學響應波段和強度的深度調控，致使手性超結構的廣泛應用得到限制。

發明內容：

針對現有技術的上述問題，本發明采用一種操作簡單、成本低廉的制備方法，并利用斐波那契螺旋線的形狀制成了一種手性光學元件。

為了解決上述問題，本發明提供一種手性光學元件及其制備方法，具體技術方案如下：

一方面，提供了一種手性光學元件，包括：基底和至少一個手性超結構單元；至少一個手性超結構單元位于基底上方；單個所述手性超結構單元包括至少一個斐波那契螺旋線子單元。

進一步地，在單個所述手性超結構單元包括至少兩個斐波那契螺旋線子單元的情況下，所述斐波那契螺旋線子單元的終點相交。

進一步地，單個所述手性超結構單元包括奇數個或偶數個所述斐波那契螺旋線子單元。

進一步地，手性超結構單元為金屬膜線。

進一步地，斐波那契螺旋線子單元的線寬為10-30nm，厚度為100-200nm。

進一步地，手性超結構單元的材質包括金、銀、鋁和銅中的一種或幾種。

進一步地，在手性超結構單元包括一個斐波那契螺旋線子單元的情況下，手性超結構單元的大徑為200-300nm。

進一步地，在手性超結構單元包括至少兩個斐波那契螺旋線子單元的情況下，手性超結構單元的大徑為400-600nm。

進一步地，基底為石英基底、硅基底或鍺基底。

另一方面，提供了一種制備上述手性光學元件的方法，包括以下步驟：

對基底進行清洗；

在清洗后的基底上涂布光刻膠；

提供一個光刻板，在光刻板上有至少一個手性超結構單元的預設圖案，預設圖案包括至少一條斐波那契螺旋線；

光刻板設置于基底的涂布光刻膠的一側的上方，對基底的涂布光刻膠的一側進行金屬材料濺射預設圖案；

去除基底上的殘余光刻膠，得到手性光學元件。

采用上述技術方案，本申請公開的一種手性光學元件具有如下有益效果：

本申請提供的一種手性光學元件，通過設置斐波那契螺旋線子單元以及手性超結構單元的形狀和數量來對聚焦場的聚焦點數、局域偏振態、響應波長和強度進行調控；能夠在寬波段范圍內對入射圓偏振光具有強響應性，顯著提高手性光學元件的光響應特性。