CN103197365A - 基于周期式啁啾结构的等离子激元光谱吸收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于周期式啁啾结构的表面等离子激元光谱吸收装置，所述装置包括基底、位于基底上的第一金属层、以及位于所述第一金属层上的若干光栅，所述光栅包括位于所述第一金属层上的绝缘体层和位于所述绝缘体层上的第二金属层，所述光栅至少在沿X方向或Z方向或同时两个方向上是线性啁啾的。本发明由于光栅周期采用线性啁啾使得共振波长呈现线性分布，并覆盖较大的光谱范围，通过适当调整光栅啁啾系数和由上金属层/绝缘体层/下金属层构成的谐振腔来实现和拓宽整个禁带的带宽，给实现低且平坦的反射禁带提供了可能。在相位匹配和亚波长尺寸的限制条件下，通过适当的设计，可以实现宽带的近完美吸收。

Description

基于周期式啁啾结构的等离子激元光谱吸收装置

技术领域

本发明涉及表面等离子激元谐振腔技术领域，特别是涉及一种基于周期式啁啾结构的表面等离子激元谐振腔光谱吸收装置。

背景技术

金属通常被认为是高效率的反射器，有时可用作镜子。但是当根据所需要的工作波长将金属表面刻蚀成微纳米结构时，金属表面的反射光可以被大幅度的减少。微纳结构在很大的电磁波范围内，从可见光，红外到微波可能成为高效率的吸收体。这在过去的几年内，激起了巨大的兴趣，引发了大量的理论和实验研究。在2008年，Landry等人提出并证实了一种几乎完全吸收的超材料结构。它由两个超材料共振腔构成，这两个共振腔分别与电场和磁场耦合，所以它可以在一个单元层内吸收所有的入射光。但是，在实际应用中它有一个显著的障碍，由基底分隔的两个平行面上的结构不相同，一面是电环共振腔，另一面是一条切片。在2009年Hu et al通过压波长孔阵列和厚金属层实现了在可见频域的近完美吸收。由亚波长孔阵列和厚金属层构成的反对称表面激元耦合产生了多阶近完美吸收，在642.7nm和486.4nm处可同时观察到两个尖锐的窄带吸收峰，这在波长敏感的探测和通讯中有潜在的应用。在2010年，Hao等人对光学频率下超薄广角度亚波长超材料吸收体做了实验报道。所设计的超材料吸收体由Al₂O₃电解质层分隔的金属粒和金属膜构成。实验结果显示，在1.58μm波长附近出现半值全宽为0.25μm吸收率为88%的窄带吸收峰。Liu等人也做了类似的研究，其中用到了由MgF2电解质隔开的二维金属圆片阵列和底层金属层。在正入射下，1.6μm波长处出现一个半值全宽为0.17μm吸收率为99%的与偏振无关的吸收峰，在80°的宽角度入射范围内，吸收峰依旧保持很高。Liu等人在2010年提出并验证了一种空间和频率可选择的近完美吸收超材料，这种超材料用到了由Al2O3分隔的十字金属阵列和金属基底构成的共振腔。他们在实验上做出了一个红外范围内6μm附近处吸收率为97%半值全宽为～1um空间依赖的吸收体。最近，Mao等人提出了一种类似的结构用于多色红外探测的等离子激元吸收体。与上面不同的是，上层金属层换成了由十字孔阵列镶嵌的Au层。在10μm和15μm处可观察到显著的吸收增强，半值全宽为～1.5μm。

上面提到的超材料吸收体由于电磁共振结构的线宽度限制获得的都是窄的光谱带宽。然而在很多应用中，需要在宽的光谱波带上有完美吸收。在2009年Hu等人提出了一种利用混合激元耦合拓宽可见频域内近完美吸收带宽的方法。在其中，金属层中有不同大小的矩形孔周期性的交替排列，可观察到半值全宽为～60nm的近完美吸收。Koechilin提出了一种拓宽吸收带宽的方法，在同一个亚波长周期内融入两个不同宽度的金属-绝缘体-金属等离子激元谐振器。两个金属-绝缘体-金属等离子激元谐振器的结合得到了吸收率90%带宽0.7μm的吸收峰，与单个金属-绝缘体-金属等离子激元谐振器0.2μm的带宽相比，实现了三倍以上的拓宽。Hendrickson提出了一种复用等离子激元金属结构的中红外宽带近完美吸收体，其中在厚金属层上有一层薄的电介质层，再上面每个单元内都有两个不同尺寸的Au方格。这种复用结构的红外吸收体在3.2-3.7μm范围内0.5μm的带宽上吸收了98%的入射光，比中红外波段其它通常无复用的结构宽一点。在2012年，Bouchon进一步提出了在同一亚波长周期内拼放四个不同宽度的金属-绝缘体-金属共振腔实现宽波带全方位的吸收。但是这种结构在8.5μm处2.5μm波带范围内仅吸收了70%的入射光，这是因为波带和吸收率的相互制约，使得在工作波长范围内的出现了大的波动。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于周期式啁啾结构的表面等离子激元光谱吸收装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于周期式啁啾结构的表面等离子激元光谱吸收装置。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种基于周期式啁啾结构的表面等离子激元光谱吸收装置，所述装置包括基底、位于基底上的第一金属层、以及位于所述第一金属层上的若干光栅，所述光栅包括位于所述第一金属层上的绝缘体层和位于所述绝缘体层上的第二金属层，所述光栅至少在沿X方向或Z方向或同时两个方向上是线性啁啾的。

作为本发明的进一步改进，所述各个光栅宽度在沿X方向或Z方向或同时两个方向上满足线性啁啾关系：

Λ_i=Λ₀(1+C_g*i),i=1,2,3,…，

其中，Λ₀代表第一个光栅的宽度，Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g代表啁啾系数，C_g取值范围为0.01～0.1，i代表第i个光栅，Λ_i代表第i个光栅的宽度。

作为本发明的进一步改进，所述第二金属层的厚度大于第一金属层的厚度。

作为本发明的进一步改进，所述基底为PMMA基底，第一金属层和/或第二金属层包括金属Au、Ag、Al，绝缘体层包括Ge、Si。

作为本发明的进一步改进，所述第一金属层、绝缘体层和第二金属层构成表面等离子谐振腔。

作为本发明的进一步改进，所述装置包括若干单元结构，线性啁啾方向上单元结构的周期小于工作波长。

作为本发明的进一步改进，所述装置包括若干单元结构，一维周期式啁啾结构中每个单元结构内包括4～9个等离子谐振腔，线性啁啾方向上单元结构内Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g取值范围为0.01～0.1。

作为本发明的进一步改进，所述装置包括若干单元结构，二维周期式啁啾结构中每个单元结构内包括4×4～9×9个谐振腔，线性啁啾方向上单元结构内Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g取值范围为0.01～0.1。

与现有技术相比，本发明光栅周期采用线性啁啾使得共振波长呈现线性分布，并覆盖较大的光谱范围。通过适当调整光栅啁啾系数和由上金属层/绝缘体层/下金属层构成的谐振腔来实现和拓宽整个禁带的带宽，给实现低且平坦的反射禁带提供了可能。在相位匹配和亚波长尺寸的限制条件下，通过适当的设计，可以实现宽带的近完美吸收。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明一实施方式中一维空间内的周期式啁啾单元结构的示意图，图1b为本发明一实施方式中一个单元内只有一个谐振腔的结构示意图；

图2为本发明一实施方式中不同宽度的光栅脊、不同大小的腔体长度、不同的单元周期对光学反射的影响图；

图3为本发明一实施方式中同一单元内不同数量的线性啁啾谐振腔对禁带的影响图；

图4为本发明一实施方式中一个单元五个谐振腔、六个谐振腔时相位匹配优化前后的近完美吸收体的反射波谱图；

图5为本发明一实施方式中腔长（Ge的厚度）对反射特性的影响图；

图6为本发明一实施方式中二维周期式啁啾结构在不同方位角的线偏振光照射下的反射光谱图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

一种基于周期式啁啾结构的表面等离子激元光谱吸收装置，包括基底、位于基底上的第一金属层、以及位于第一金属层上的若干光栅，光栅包括位于第一金属层上的绝缘体层和位于绝缘体层上的第二金属层，光栅至少在沿X方向或Z方向或同时两个方向上是线性啁啾的。

优选地，各个光栅宽度在沿X方向或Z方向或同时两个方向上满足线性啁啾关系：

Λ_i=Λ₀(1+C_g*i),i=1,2,3,…，

其中，Λ₀代表第一个光栅的宽度，Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g代表啁啾系数，C_g取值范围为0.01～0.1，i代表第i个光栅，Λ_i代表第i个光栅的宽度。

优选地，第二金属层的厚度大于第一金属层的厚度。

优选地，基底为PMMA基底，第一金属层和/或第二金属层包括金属Au、Ag、Al，绝缘体层包括Ge、Si。

优选地，第一金属层、绝缘体层和第二金属层构成表面等离子谐振腔。

优选地，装置包括若干单元结构，线性啁啾方向上单元结构的周期小于工作波长。

优选地，装置包括若干单元结构，一维周期式啁啾结构中每个单元结构内包括4～9个等离子谐振腔，线性啁啾方向上单元结构内Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g取值范围为0.01～0.1。

优选地，装置包括若干单元结构，二维周期式啁啾结构中每个单元结构内包括4×4～9×9个谐振腔，线性啁啾方向上单元结构内Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g取值范围为0.01～0.1。

参图1a所示为本发明一具体实施方式中一维空间内的周期式啁啾单元结构的示意图，第二金属层4/绝缘体层3双层光栅坐落在厚厚的第一金属层2上，它们被存放在PMMA基底1上，单元结构的周期为P。第一金属层2、绝缘体层3和第二金属层4形成金属-绝缘体-金属谐振腔。第二金属层足够厚以至于从上面入射的光无法透过，即T=0，所以吸收率A=1-R-T=1-R，这里R代表反射率。其中，第一金属层或第二金属层可以为金属Au、Ag、Al等，绝缘体层可以为Ge、Si等。

为了将我们的装置应用于中远红外，将锗(Ge)用作谐振腔内的绝缘材料。光栅脊宽度沿X方向是线性啁啾的，沿Z方向是无穷的。脊宽度可以表达为：

Λ_i=Λ₀(1+C_g*i),i=1,2,3,…，

这里Λ₀代表第一个脊的宽度，Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g代表啁啾系数，C_g取值范围为0.01～0.1，i代表第i个脊，Λ_i代表第i个光栅的宽度。这些脊之间的间隔表示为△_i。

为了进一步研究该装置的特性，首先阐述一个单元内只有一个金属/Ge/金属谐振腔时的特性，如图1b。这些模拟由FDTD解决方案(加拿大的Lumerical软件)来完成。入射光的波长范围选为5到15μm，这是一个典型的中远红外范围。入射光的电场矢量沿着X方向垂直于光栅方向(即垂直于光栅脊)。

图2a表示一个单元内只有一个谐振腔时，不同谐振腔宽度引起的反射特性变化。假定单元的周期P=6μm，上层金属膜和Ge的厚度分别为50nm和290nm，下层金属的厚度为200nm，上层金属和下层金属同时为金(Au)。从图2a中可以看出，共振波长对光栅脊的宽度很敏感。当宽度增加时，共振波长向长波方向移动，同时，不同光栅脊宽度的共振波长的反射系数始终保持接近零值。当光栅脊宽度为0.8μm时，共振波长为7.63μm。当光栅脊宽度随着线性啁啾的宽度增加到0.85，0.9，0.95，和1.0μm时，共振波长随着线性增加到8.05μm，8.50μm，8.94μm和9.36μm。由此可见，当一个单元内同时放入不同宽度的光栅脊时，将会得到宽波带的接近零反射。线性啁结构的应用将会引起线性共振波长的叠加，这给同时实现低而平坦的宽带反射提供了一种方式。原理上，光栅脊宽度的变化范围越大时，带宽将越宽。然而，单元的周期大小受到了亚波长的限制，亚波长的大小依赖需要的工作波长，这将在下面进行具体讨论。谐振腔的腔长即Ge的厚度表示在图2b中。这时保证光栅脊宽度为0.8μm，单元的周期大小为6μm，上层金属和下层金属的厚度与图2a中相同，反射谱的共振峰强度将会对腔长很敏感。当腔长变化即Ge的厚度变化到最优化腔长290nm时，共振强度达到最大。当腔长的大小偏离最优化腔长时，共振现象将会逐渐减弱直到消失。

图2c反应了当一个单元内只有一个谐振腔时单元周期对反射特性的影响。金属脊宽度为0.8μm，上层金属与Ge的厚度分别为50nm和290nm。下层金属的厚度为200nm。从图2c，我们可以看出，当P大于共振波长(图2a中的7.63μm)，反射曲线变得糟糕，吸收变小。而另一方面，从用啁啾结构拓宽带宽的角度去看，一个大的P将会更好，因为我们可以在同一个周期内放入更多的谐振腔来拓宽吸收带。所以，这需求根据特定的装置做一个权衡。

当单元周期P在共振强度上达到优化时，根据需要的带宽和反射波谷特性(波谷的平坦度和强度)，同一个单元内放入的谐振腔个数和宽度可以做调整优化。图3反映了不同数量的线性啁啾谐振腔对中心工作波长(～9μm)的反射特性的影响，带宽越宽越好。根据上述论述，上层金属和Ge的厚度分别取为50nm和290nm，下层金属膜的厚度为200nm。光栅谐振腔的宽度将从0.8μm开始以0.05μm为步长线性增加。谐振腔之间的间隔固定在0.2μm。

图3a表示单元周期6μm放入5个谐振腔时的禁带特性，可以看出禁带的总宽度为～2.5μm。当同一单元内谐振腔的数量线性啁啾增加到6时，单元周期相应地增加到7.5μm时，图3b表示其光学特性，尽管禁带的平坦度比图3a中变得糟糕，但是带宽却增加到～3μm。值得注意的是，图3b带宽的增加主要是在长波方向，而短波方向几乎保持不变。这是可以被理解的，因为由于正的线性啁啾，新增加谐振腔的宽度比图3a中都要大，所以引起了一个新的长波方向的共振。如图3c、3d中所示，当谐振腔的数量增加到7和8时，单元周期相应地增加到8μm和9.5μm，禁带宽度并没有随着啁啾谐振腔数量的增加而增加，反而，由于新增加的谐振腔使得周期丧失了图2c中所说的亚波长条件，所以短波方向的共振变得糟糕。在图3d中现象更明显，禁带的带宽并没有随着啁啾谐振腔数量的增加而增加，反而短波方向的共振变得更加糟糕。从图3，我们可以看出，禁带宽度并不能随着放入一个单元更多的谐振腔而无限制的拓宽，因为当放入更多的谐振腔时，周期将会丧失工作波带所需要的图2c中所说的亚波长条件。

基于周期式啁啾金属-绝缘体-金属结构扩展带宽的特征，可以设计出一种亚波长的金属-绝缘体-金属共振系统，强烈而且完全地吸收掉宽波带的入射光，而反射掉禁带外的其他波长。图4给出了最优化的近完美吸收体以及与之比较的非优化结构的反射波谱。图4a表示一个单元有五个谐振腔的情况，谐振腔的宽度从0.8μm开始以0.05μm为步长线性增加，腔长固定在0.29μm。从图4a中可以看出，当谐振腔之间的间隔固定为0.2μm即△₁=△₂=△₃=△₄=0.2μm时，装置的整个反射曲线(before虚线)在禁带呈现一个大的波动。这种现象背后的物理机制是啁啾光栅的共振未相位匹配。相位匹配与啁啾谐振腔之间的间隔有关，为了获得又平坦又低的禁带，谐振腔之间的间隔必须进行优化。在平坦且低的反射禁带的目标下，我们用最小化法则和FDTD数值模拟来完成最优化的过程。最优化的反射曲线表示在图4a(after实线)中，这时最优化间隔为△₁=0.6μm，△₂=0.2μm，△₃=0.23μm，和△₄=0.24μm。可以看出通过相位匹配可以压制禁带中大且不平坦的波动。最优化装置的带宽为～2.5μm在～8.5μm波长处，平均吸收率可以达到～94%。

同一个单元内有六个谐振腔时也可以看到类似的情形。与4a中相比，除了一个单元内的谐振腔数量在起始谐振腔宽度0.8μm的基础上增加到6个，其他的结构参数都是一致的。从图4b我们可以看出，当谐振腔之间的间隔固定在0.2μm时，在反射的禁带中将会有大且不平坦的波动。接下来通过调整间隔参数完成优化过程，图4b中after实线表示最优化的反射曲线。最优化间隔为△1=0.71μm，△2=0.21μm，△3=0.14μm，△4=0.26μm，and△5=0.21μm。最优化装置的带宽达到了～3.0μm在中心波长～9μm处，平均吸收率可以达到～92%。

腔长对五腔系统反射特性的影响如图5所示。所有的结构参数都与4a中一致。可以看出发射曲线的整体特性对腔长很敏感。最优化腔长为0.29μm，和图2b中一样。当腔长偏离最优化腔长达到～100nm时，禁带的吸收将会下降10%。这也表示了装置在制造过程中的容忍度。

通过观察由上层金属光栅和下层厚且均匀金属构成的共振腔中的等离子激元波共振也可以进一步理解其中的物理机理。计算5个谐振腔时的坡印廷矢量的强度分布。在单波长7.79μm(图4a中最优化曲线的第一个极小值处的波长)照射时的坡印廷矢量的强度分布。可只有0.8μm宽的谐振腔中发生了等离子激元波共振。观察结果给亚波长结构吸收机制提供了直接证据。当照射波长分别为8.18μm、8.71μm、9.24μm和9.65μm，分别对应图4a中最优化曲线的第二个、第三个、第四个和第五个极小值处的波长。当入射波长为禁带之外的波长时，在单波长12μm照射时的坡印廷矢量强度分布，腔中的等离子激元共振以及能量局域现象消失了，这时这种结构类似于一面具有高反射率的镜子。

当Λ₀取0.2μm时，如果一个单元周期内只有一个谐振腔0.2μm，那么将会在3μm波长处出现一个吸收峰，而当一个单元周期内同时有多个啁啾的谐振腔时，C_g将决定了这些谐振腔宽度的变化幅度，如果C_g比较小，为0.01时，因为这些谐振腔的宽度变化比较小，所以将会在3μm波长右侧出现一个窄带的吸收峰，当C_g比较大时，这些谐振腔的宽度变化比较大，将会在3μm波长右侧出现一个宽带的吸收峰，但同时平均吸收率将下降，反射曲线底部出现大幅度波动。

当Λ₀取1.0μm时，如果一个单元周期内只有一个谐振腔1.0μm，那么将会在9.5μm波长处出现一个吸收峰，而当一个单元周期内同时有多个啁啾的谐振腔时，C_g将决定了这些谐振腔宽度的变化幅度，如果C_g比较小，为0.01时，因为这些谐振腔的宽度变化比较小，所以将会在9.5μm波长右侧出现一个窄带的吸收峰，当C_g比较大时，这些谐振腔的宽度变化比较大，将会在9.5μm波长右侧出现一个宽带的吸收峰，但同时平均吸收率将下降，反射曲线底部出现大幅度波动。

所以Λ₀的选取基本决定了波带吸收峰的位置，C_g的选取决定了吸收波带的带宽。我们应根据实际的需要，Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g取值范围为0.01～0.1，在这个范围内可以灵活的选取。

本发明中线性啁啾方向上单元结构的周期需小于工作波长。工作波长即是指共振吸收峰的位置，本发明中必须满足亚波长的工作条件。

如图2c所示，这时的工作波长是7.8μm。所以只有周期选择小于7.8μm时，共振吸收才会比较强，而周期大于7.8μm时，共振吸收将会变得很弱。图3d进一步说明了这个情况，这时宽度吸收波谱的左半侧变得很糟糕就是因为缺少了亚波长的条件，此时周期为9.5μm，所以在9.5μm左侧的共振吸收变得很弱。也就是说所做的装置必须满足亚波长条件。

当拓展到二维周期式啁啾亚波长结构时，无论以任意方位角的线偏振正入射时，都可以看到相同的设计原理。图6中的插图表示一个单元内的二维结构的俯视图，在一个单元内共有25个谐振腔，仅仅是一维最优化五腔系统的简单拓展。与一维的啁啾关系一致，二维结构的等离子谐振腔的宽度沿X和Z方向都是啁啾的。图6给出了在不同方位角Φ=0°，30°，45°，60°和90°的线偏振光的照射下的反射光谱。结构参数要求与图4a中最优的结构参数一致。很明显，二维结构不仅可以在带宽和平坦度上达到与一维结构类似的极好的吸收特性，而且还对入射线偏振的方位角不敏感。

由上述技术方案可以看出，本发明基于周期式啁啾结构的表面等离子激元光谱吸收装置提出了一种新颖的红外超宽带近完美吸收体，它是一种在一维或二维空间内周期式啁啾排列的亚波长结构。每个谐振腔通过表面等离子激元俘获它共振波长附近的光子。由于光栅周期采用线性啁啾使得共振波长呈现线性分布，并覆盖较大的光谱范围。通过适当调整光栅啁啾系数和由上金属层/绝缘体层/下金属层构成的谐振腔来实现和拓宽整个禁带的带宽，给实现低且平坦的反射禁带提供了可能。在相位匹配和亚波长尺寸的限制条件下，通过适当的设计，可以实现宽带的近完美吸收。六腔系统可以在波长～9μm处实现3μm的半值全宽和92%的高平均吸收率，五腔系统可以在实现2.5μm的半值全宽和94%的高平均吸收率。在相同的结构参数下将一维结构扩展到二维结构，对于任意偏振方向的线偏振光，都可以达到低且平坦的宽禁带，这是一种在柔性薄膜装置中同时实现宽带和高吸收率的新颖的方法。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种基于周期式啁啾结构的表面等离子激元光谱吸收装置，所述装置包括基底、位于基底上的第一金属层、以及位于所述第一金属层上的若干光栅，其特征在于，所述光栅包括位于所述第一金属层上的绝缘体层和位于所述绝缘体层上的第二金属层，所述光栅至少在沿X方向或Z方向或同时两个方向上是线性啁啾的。

2.根据权利要求1所述的表面等离子激元光谱吸收装置，其特征在于，所述各个光栅宽度在沿X方向或Z方向或同时两个方向上满足线性啁啾关系：

Λ_i=Λ₀(1+C_g*i),i=1,2,3,…，

其中，Λ₀代表第一个光栅的宽度，Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g代表啁啾系数，C_g取值范围为0.01～0.1，i代表第i个光栅，Λ_i代表第i个光栅的宽度。

3.根据权利要求1所述的表面等离子激元光谱吸收装置，其特征在于，所述第二金属层的厚度大于第一金属层的厚度。

4.根据权利要求1所述的表面等离子激元光谱吸收装置，其特征在于，所述基底为PMMA基底，第一金属层和/或第二金属层包括金属Au、Ag、Al，绝缘体层包括Ge、Si。

5.根据权利要求2所述的表面等离子激元光谱吸收装置，其特征在于，所述第一金属层、绝缘体层和第二金属层构成表面等离子谐振腔。

6.根据权利要求5所述的表面等离子激元光谱吸收装置，其特征在于，所述装置包括若干单元结构，线性啁啾方向上单元结构的周期小于工作波长。

7.根据权利要求5所述的表面等离子激元光谱吸收装置，其特征在于，所述装置包括若干单元结构，一维周期式啁啾结构中每个单元结构内包括4～9个等离子谐振腔，线性啁啾方向上单元结构内Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g取值范围为0.01～0.1。

8.根据权利要求5所述的表面等离子激元光谱吸收装置，其特征在于，所述装置包括若干单元结构，二维周期式啁啾结构中每个单元结构内包括4×4～9×9个谐振腔，线性啁啾方向上单元结构内Λ₀取值范围为0.2～1.0μm，C_g取值范围为0.01～0.1。

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