[發明專利]一種基于二維硒化亞錫的可調波長偏振器及其設計方法

在審

• 申請號: 202211614427.1
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN115980902A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 谷洪剛;郭正峰;劉世元
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G02B27/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 李君;廖盈春

本發明提供了一種基于二維硒化亞錫的可調波長偏振器及其設計方法，屬于新型偏振光學器件領域，偏振器包括帶有二氧化硅的硅基底和二維SnSe層；二維SnSe層用于當入射光以不同角度斜射至其表面時，將p光反射率最小值對應的不同波長作為工作波長，實現通過調控入射角對偏振態的動態調控；其中：通過不同入射角、二維SnSe層的厚度、SiOsubgt;2/subgt;的厚度以及SnSe復折射率張量構建4×4傳輸矩陣，獲取不同的消光比以及插入損耗；通過消光比和插入損耗構建評價指標，獲取評價指標最大值對應的二維SnSe層的厚度以及SiOsubgt;2/subgt;的厚度。本發明利用入射角動態調控偏振器工作波長的技術方案無需消耗額外的能量，并且調制效率很高。

技術領域

本發明屬于新型偏振光學器件領域，更具體地，涉及一種基于二維硒化亞錫(SnSe)的可調波長偏振器及其設計方法。

背景技術

作為能將一種能將偏振態完美分離的光學元件，偏振器廣泛應用于顯示與成像、光互連與光通信和光學測量領域。通常制備偏振器主要有三種方法，一種方法是利用某些吸收分子(例如碘分子或者液晶分子))沿特定方向的吸收實現對偏振態的分離，采用該方法制備出的偏振器通常用于顯示與成像領域。然而由于吸收分子的化學不穩定性，可能導致上述偏振器無法長期穩定的工作；該偏振器還存在不可回收性以及對環境可能造成污染等問題。由于光通信與光互連領域對集成度要求較高，因而基于光纖或者光柵的偏振器往往擁有較高的集成度或者直接集成在硅或者鈮酸鋰平臺上，然而這種基于光纖或者光柵的偏振器往往需要精細設計，從而導致高昂的仿真與制備成本。最后一種是廣泛用于光學測量領域的基于雙折射材料的偏振器，這種偏振器利用材料的雙折射特性實現對偏振態的分離，具體來說，是利用其塊體晶體以特定角度入射，實現偏振態的分離。這種偏振器結構簡單無需復雜設計，制備成本低廉。然而，基于雙折射材料的偏振器在實現器件小型化和集成化仍然道阻且長。此外，上述三種偏振器的結構一旦固定，就無法實現對其的動態調控與可重構其性能(比如工作波長范圍)，盡管液晶型偏振器可以通過外部激勵(比如加電壓)的方式實現對偏振態的動態調控，然而也存在需要采用外部激勵(電壓)導致能量的轉化上的耗損的問題以及調制速度較慢的問題。因此，如何能夠簡單且低成本地制備穩定的偏振器，并且實現偏振器的高效動態調控仍然是一項巨大的挑戰與空白。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于二維硒化亞錫的可調波長偏振器及其制備方法，旨在解決現有的偏振器的結構一旦固定，將無法實現對其的動態調控與可重構其性能，盡管液晶型偏振器可以通過外部激勵的方式實現對偏振態的動態調控，也存在需要采用外部激勵導致能量轉化上的耗損的問題以及調制速度較慢的問題。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種基于二維硒化亞錫的可調波長偏振器，包括帶有二氧化硅的硅基底和二維SnSe層；二維SnSe層沉積在基底上方；

二維SnSe層用于當入射光以不同角度斜射至其表面時，將p光反射率最小值對應的不同波長作為工作波長，實現通過調控入射角對偏振態的動態調控；

其中，二維SnSe層的厚度以及SiO₂的厚度的獲取方法為：

通過不同入射角、二維SnSe層的厚度、SiO₂的厚度以及SnSe復折射率張量構建4×4傳輸矩陣，獲取不同的消光比以及插入損耗；通過消光比和插入損耗構建評價指標，獲取評價指標最大值對應的二維SnSe層的厚度以及SiO₂的厚度。

進一步優選地，二維SnSe層的厚度為1nm～1000nm。

進一步優選地，入射角為20°～80°。

進一步優選地，消光比為：

插入損耗為：

評價指標為：