[發(fā)明專利]外在手性超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)及調(diào)制圓偏振光反射強(qiáng)度的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211277533.5
• 申請(qǐng)日: 2022-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN115586598A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳樹琪;趙茜;李占成;劉文瑋;程化;田建國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B5/30
• 分類號(hào): G02B5/30
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 程曉

本發(fā)明提供了一種外在手性超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)及調(diào)制圓偏振光反射強(qiáng)度的方法，涉及微納光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供的外在手性超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)由多個(gè)基體結(jié)構(gòu)單元組成，基體結(jié)構(gòu)單元包括第一金屬層、電介質(zhì)層和第二金屬層；第二金屬層包括沿電介質(zhì)層的表面延伸的第一棒體和第二棒體，第一棒體與第二棒體間隔設(shè)置，且第一棒體的延伸方向與第二棒體的延伸方向垂直。利用該外在手性超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)調(diào)制圓偏振光反射強(qiáng)度的方法是在特定方向圓偏振光傾斜入射時(shí)，僅改變第一棒體的長(zhǎng)度參數(shù)便能夠在特定波長(zhǎng)下調(diào)控特定旋性圓偏振光的反射強(qiáng)度，并能夠保持另一種圓偏振光的反射強(qiáng)度基本不變，從而可以實(shí)現(xiàn)自旋選擇的高階灰度成像，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方便，圖像保密性高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種外在手性超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)及調(diào)制圓偏振光反射強(qiáng)度的方法。

背景技術(shù)

在人工微結(jié)構(gòu)中，強(qiáng)手性光學(xué)響應(yīng)大多存在于缺乏鏡像對(duì)稱的三維超構(gòu)材料和少層超構(gòu)表面當(dāng)中。然而，在可見光和近紅外波段，無法通過現(xiàn)有微納加工工藝來低成本地加工制備復(fù)雜的微納結(jié)構(gòu)并精確控制其結(jié)構(gòu)參數(shù)以獲得所需的手性光學(xué)響應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)圓偏振光場(chǎng)的有效調(diào)控。近來，由簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)構(gòu)成的單層超構(gòu)表面中的外在手性光學(xué)響應(yīng)為可見和近紅外波段圓偏振光場(chǎng)的有效調(diào)控提供了新的有力手段。目前，利用超構(gòu)表面的外在手性光學(xué)響應(yīng)，可以通過改變?nèi)肷涔馊肷涞匠瑯?gòu)表面的角度，在特定角度下實(shí)現(xiàn)對(duì)左右旋圓偏振光場(chǎng)的選擇性反射。但是利用外在手性超構(gòu)表面連續(xù)調(diào)控圓偏振光強(qiáng)度的簡(jiǎn)單有效方法還未被提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種外在手性超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)及調(diào)制圓偏振光反射強(qiáng)度的方法，當(dāng)圓偏振光沿特定方向傾斜入射時(shí)，僅通過控制該超構(gòu)表面的單一結(jié)構(gòu)參數(shù)便能夠在特定波長(zhǎng)下直接調(diào)控某一特定旋性圓偏振光的反射強(qiáng)度，并能夠保持另一種圓偏振光的反射強(qiáng)度基本不變，從而可以實(shí)現(xiàn)手性高階灰度成像。

第一方面，本發(fā)明提供的外在手性超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)由多個(gè)基體結(jié)構(gòu)單元組成，所述基體結(jié)構(gòu)單元包括：第一金屬層；設(shè)置于所述第一金屬層上的電介質(zhì)層；以及設(shè)置于所述電介質(zhì)層上的第二金屬層；

所述第二金屬層包括：第一棒體和第二棒體，所述第一棒體和所述第二棒體分別沿所述電介質(zhì)層的表面延伸，所述第一棒體與所述第二棒體間隔設(shè)置，且所述第一棒體的延伸方向與所述第二棒體的延伸方向垂直。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述基體結(jié)構(gòu)單元作為灰度圖像的像素點(diǎn)，具有灰度差的兩個(gè)像素點(diǎn)所設(shè)有的所述第一棒體長(zhǎng)度尺寸具有差值。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述第一棒體的長(zhǎng)度尺寸為400nm～520nm。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述第一金屬層的厚度為90nm～100nm。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述電介質(zhì)層的厚度為100nm～160nm。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述第一棒體和所述第二棒體的厚度皆為20nm～40nm。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，所述第一棒體的寬度為60nm～80nm。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第七種可能的實(shí)施方式，其中，所述第二棒體的寬度為65nm～85nm。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第八種可能的實(shí)施方式，其中，所述第二棒體的長(zhǎng)度為150nm～200nm。

第二方面，本發(fā)明提供的調(diào)制圓偏振光反射強(qiáng)度的方法采用第一方面記載的外在手性超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)，且包括以下步驟：

定義第一棒體的延伸方向?yàn)閤軸方向，第二棒體的延伸方向?yàn)閥軸方向；

多個(gè)基體結(jié)構(gòu)單元分別沿x軸和y軸陣列；