CN104536068A - 一种近红外可调频吸收器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种近红外可调频吸收器，该吸收器包括依次设置的金属基底、介质隔离层、石墨烯薄膜和金属纳米方块。与现有技术相比，本发明通过控制外加电压(偏压)，控制石墨烯的费米能级，从而改变石墨烯的光学响应，进而改变金属方块的共振频率，实现调频。

Description

一种近红外可调频吸收器
技术领域
本发明涉及一种近红外可调频吸收器，尤其是涉及一种可以实现调频工作，超薄的亚波长近红外吸收器。
背景技术
近红外吸收器由于可以用来进行化学和生物检测，因此在近红外波段领域有广泛的应用。其工作原理是近红外吸收器的共振吸收谱取决于外界环境的折射率，不同外界环境的折射率是不相同的，对应到吸收器的共振吸收频率发生变化，根据吸收频率的变化来检测判断外界环境。现有技术中，各种光学腔被应用到吸收器当中，其中包括法布里珀罗腔，回音壁腔等。在这些结构里，由于法布里珀罗干涉效应，或者共振整数条件，光程必须是半波长的整数倍，这大大限制了其应用范围。
最近美国的纳米快报上刊出由金属纳米圆盘和金属基底组成的亚波长近红外吸收器。金属纳米圆盘在近红外存在局域的表面等离激元模式，由于金属基底对这种表面等离激元有增强作用，所以可以实现几乎完美吸收。由于金属圆盘对入射电场不敏感，所以可以实现垂直和水平不同极化方向的吸收激发。利用表面等离激元的亚波长特性，可以把吸收器做到小型化。但是这种吸收器有一个缺点就是只能单频工作。一旦结构确定，共振频率就确定了，只能通过不同环境去变化共振频率。对于特定频率，必须精心制备。如果出现误差，也不能微调使用，这在日趋发展的近红外多频段吸收应用有很大的限制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种随外界电压变化可以实现吸收频率移动的近红外可调频吸收器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种近红外可调频吸收器，其特征在于，该吸收器包括依次设置的金属基底、介质隔离层、石墨烯薄膜和金属纳米方块。
所述的金属纳米方块激发局域的表面等离激元模式。
所述的金属纳米方块的长和宽都是440纳米，厚度为20纳米。
所述的石墨烯薄膜连接外加电场，其光学响应由外加电压来控制。
所述的介质隔离层的材料为氟化镁，介电常数为1.9，厚度为30纳米。
所述的金属基底作为反射镜使用。
通过控制外加电压(偏压)，控制石墨烯的费米能级，从而改变石墨烯的光学响应，进而改变金属方块的共振频率，实现调频的亚波长红外吸收器。由于金属方块对竖直和水平极化不敏感，本装置可以实现大角度的吸收。
与现有技术相比，本发明具有如下的效果和优点：
1，由于本发明是由金属纳米方块组成的吸收器。局域表面等离激元起主要作用。所以工作频率由于等离激元的特性可以实现亚波长，吸收器总体厚度小于，，比普通谐振腔的1/5还小。
2，由于本发明使用的是通过外加偏压来改变石墨烯的折射率，这样对应不同偏压，可以对应不同共振频率，可以实现电压调频吸收。
3，由于本发明中的金属纳米方块对竖直和水平极化并不敏感，所以可以天然继承原有的金属等离激元吸收器的优点，实现大角度吸收。
附图说明
图1为本发明的结构侧视图；
图2为本发明所用到一种基于金属纳米方块结构的俯视图；
图3为本发明的吸收谱随石墨烯偏压的变化。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1～2所示，一种近红外可调频吸收器，该吸收器包括依次设置的金属基底1、介质隔离层2、石墨烯薄膜3和金属纳米方块4。上表面周期排列的方形金属纳米方块4，其长和宽都是440纳米，厚度为20纳米，所用金属可以为金或银。可以激发局域的表面等离激元模式，在方形金属纳米方块4的下面铺着一层石墨烯薄膜3，石墨烯薄膜3连接外加电场，石墨烯薄膜的光学响应由外加电压来控制。石墨烯薄膜3下面铺着氟化镁作为介质隔离层2，所述的介质隔离层2的材料为氟化镁，介电常数为1.9，厚度为30纳米。介质隔离层2下面是金属基底1，其作为反射镜使用。
通过控制外加电压(偏压)，控制石墨烯的费米能级，从而改变石墨烯的光学响应，进而改变金属方块的共振频率，实现调频的亚波长红外吸收器。由于金属纳米方块4对竖直和水平极化不敏感，本装置可以实现大角度的吸收。
分别采用0.3电子伏特，0.4电子伏特，0.5电子伏特的费米能级所需要的偏压施加在石墨烯薄膜3上，计算吸收器的吸收谱，以及对不同角度不同极化计算吸收谱线如图3所示，可以看到随着偏压导致的费米能级的变化，吸收峰也产生了移动。这说明了可以通过控制外加电压(偏压)，控制石墨烯的费米能级，从而改变石墨烯的光学响应，进而改变金属方块的共振频率，实现调频。

Claims (6)

1.一种近红外可调频吸收器，其特征在于，该吸收器包括依次设置的金属基底、介质隔离层、石墨烯薄膜和金属纳米方块。
2.根据权利要求1所述的一种近红外可调频吸收器，其特征在于，所述的金属纳米方块激发局域的表面等离激元模式。
3.根据权利要求1或2所述的一种近红外可调频吸收器，其特征在于，所述的金属纳米方块的长和宽都是440纳米，厚度为20纳米。
4.根据权利要求1所述的一种近红外可调频吸收器，其特征在于，所述的石墨烯薄膜连接外加电场，其光学响应由外加电压来控制。
5.根据权利要求1所述的一种近红外可调频吸收器，其特征在于，所述的介质隔离层的材料为氟化镁，介电常数为1.9，厚度为30纳米。
6.根据权利要求1所述的一种近红外可调频吸收器，其特征在于，所述的金属基底作为反射镜使用。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105338798A (zh) * 2015-11-24 2016-02-17 黄山学院 红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置及其使用方法
CN107544103A (zh) * 2016-06-28 2018-01-05 中国计量大学 基于石墨烯的双频带太赫兹吸波器
CN107742782A (zh) * 2017-10-13 2018-02-27 重庆大学 带宽及吸收频段可调的石墨烯吸波器及其吸波调节方法
CN111244199A (zh) * 2020-03-12 2020-06-05 苏州众为光电有限公司 一种可调式近红外三阵列周期宽波段光吸收增强结构
CN111261733A (zh) * 2020-01-21 2020-06-09 苏州众为光电有限公司 一种可调式近红外宽波段光吸收增强结构
CN111694078A (zh) * 2020-06-05 2020-09-22 桂林电子科技大学 一种mim格点阵等离激元吸收器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103033269A (zh) * 2011-10-10 2013-04-10 三星电子株式会社 红外热检测器及其制造方法
CN103776790A (zh) * 2014-02-25 2014-05-07 重庆大学 一种基于石墨烯纳米天线的红外光谱增强及探测方法及装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103033269A (zh) * 2011-10-10 2013-04-10 三星电子株式会社 红外热检测器及其制造方法
CN103776790A (zh) * 2014-02-25 2014-05-07 重庆大学 一种基于石墨烯纳米天线的红外光谱增强及探测方法及装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F.BONACCORSO, 等: "Graphene photonics and optoelectronics", 《NATURE PHOTONICS》 *
SHICHAO SONG， 等: "Graphene photodetector based on metamaterial perfect absorber", 《PROCESS IN ELECTROMAGNETICS RESEARCH SYMPOSIUM PROCEEDINGS》 *
SHICHAO SONG, 等: "Great light absorption enhancement in a graphene photodetector integrated with a metamaterial perfect", 《NANOSCALE》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105338798A (zh) * 2015-11-24 2016-02-17 黄山学院 红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置及其使用方法
CN105338798B (zh) * 2015-11-24 2019-11-15 黄山学院 红外波段可调双频/三频石墨烯超材料吸收装置及其使用方法
CN107544103A (zh) * 2016-06-28 2018-01-05 中国计量大学 基于石墨烯的双频带太赫兹吸波器
CN107544103B (zh) * 2016-06-28 2020-08-18 中国计量大学 基于石墨烯的双频带太赫兹吸波器
CN107742782A (zh) * 2017-10-13 2018-02-27 重庆大学 带宽及吸收频段可调的石墨烯吸波器及其吸波调节方法
CN111261733A (zh) * 2020-01-21 2020-06-09 苏州众为光电有限公司 一种可调式近红外宽波段光吸收增强结构
CN111261733B (zh) * 2020-01-21 2021-12-14 苏州众为光电有限公司 一种可调式近红外宽波段光吸收增强结构
CN111244199A (zh) * 2020-03-12 2020-06-05 苏州众为光电有限公司 一种可调式近红外三阵列周期宽波段光吸收增强结构
CN111694078A (zh) * 2020-06-05 2020-09-22 桂林电子科技大学 一种mim格点阵等离激元吸收器
CN111694078B (zh) * 2020-06-05 2022-05-10 桂林电子科技大学 一种mim格点阵等离激元吸收器

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