CN109031490A - 一种通过电场调控的光学结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过电场调控的光学结构，包括衬底层，设置于衬底层上的导电层，该导电层与电源负极电连接，所述导电的上方设置有调节层，所述调节层的上方设置有第二导电层，该第二导电层与电源正极电连接，该通过电场调控的光学结构，解决了解决现有光学结构固定不可改变所带来的光特性研究不便的问题，能够根据入射光的特性，调节光学结构的高度，使得光学结构与入射光更容易达到所要的匹配效果，从而提高光特性研究的效率，也使得光特性的应用更加便捷，通过在光学结构中设置压电材料，利用压电材料对电的敏感特性，从而调节压电材料的高度，使得整个光学结构的高度是可调的，有利于与入射光更好的相匹配。
Description
技术领域
本发明涉及光学结构调控的技术领域，具体涉及一种通过电场调控的光学结构。
背景技术
光具有波动特性和离子特性，研究光的波动特性称波动光学；波动光学主要研究光的干涉、光的衍射、光的偏振及其在各向异性介质中传播所呈现出的现象。由于光速和电磁波传播速度相同，从而推测光也是电磁波，这一推测被以后所有实验所证实。而利用几何光学所得的结果，通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限。
光学结构是研究光特性的重要工具，设计不同结构的光学结构对于光特性研究非常的有意义。现有的光学研究主要是针对设计好的光学结构进行光特性研究，但是，在实际的研究过程中，由于光的频率的复杂性，所设计的光学结构很难与预想的实验光的频率匹配，而光学结构设计好以后，就很难再进行改变，这导致对于光学机构的光学特性研究进度非常缓慢。如果能够设计一种可调控的光学结构，就可以为光特性研究提供很大方便。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是解决现有光学结构固定不可改变所带来的光特性研究的不便。为此，本发明提供了一种通过电场调控的光学结构，包括衬底层，设置于衬底层上的导电层，该导电层与电源负极电连接，所述导电层的上方设置有至少2个相互间隔的调节层，所述调节层的上方均设置有第二导电层，该第二导电层均与电源正极电连接。
所述第二导电层的上方还设置有金属微纳结构层。
所述金属微纳结构层是由金或银制成。
所述衬底层由二氧化硅或者硅制成。
所述导电层、第二导电层均由石墨烯制成。
所述调节层是由多个相互间隔的矩形块制成。
所述调节层由多个相互等间隔的矩形块制成。
所述调节层是由压电材料制成。
本发明的有益效果：本发明提供的这种通过电场调控的光学结构，解决了解决现有光学结构固定不可改变所带来的光特性研究不便的问题，能够根据入射光的特性，调节光学结构的高度，使得光学结构与入射光更容易达到所要的匹配效果，从而提高光特性研究的效率，也使得光特性的应用更加便捷，通过在光学结构中设置压电材料，利用压电材料对电的敏感特性，从而调节压电材料的高度，使得整个光学结构的高度是可调的，有利于与入射光更好的相匹配。以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是通过电场调控的光学结构示意图。
图中：1、衬底层；2、导电层；3、调节层；4、第二导电层；5、金属微纳结构层。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
为了是解决现有光学结构固定不可改变所带来的光特性研究不便的问题。本发明提供了一种如图1所示的通过电场调控的光学结构，包括衬底层1，设置于衬底层1上的导电层2，该导电层2与电源负极电连接，所述导电层2的上方设置有至少2个相互间隔的调节层3，该调节层3主要可以调节高度，所述调节层3的上方均设置有第二导电层4，该第二导电层4均与电源正极电连接；调节层3是由多个相互间隔的矩形块制成，具体调节层3的方式是给调节层3上方的第二导电层4接通正电压，给设置于调节层3下方的导电层2接负电压，这样调节层3就加载了电压，通过调节所加载的电压，从而使得调节层3的高度发生变化，这种现象称为逆压电效应，整体上就可以将该光学结构作为是一个高度可调的光栅进行应用。为了实现对高度的调节，所述调节层3是由压电材料制成，具体可以选择压电晶体、压电陶瓷、压电聚合物如聚偏聚偏氟乙烯等制成，优先选择不透光的压电材料进行制作，这样可以在金属微纳结构层5的基础上进行二次的阻挡入射光透射，所形成的光栅效果会更好。
所述第二导电层4的上方还设置有金属微纳结构层5，具体的金属微纳结构层5可以由金或银制成，其主要起到阻挡入射光的作用，从而上述光学结构的光栅功能得以体现。
所述衬底层1是由二氧化硅或者硅制成，使用二氧化硅制成衬底层1所形成的光栅为透射型光栅；使用硅制成衬底层1所形成的光栅为反射型光栅；实际应用中，可以根据所要研究的入射光的特性进行选择。
所述导电层2、第二导电层4均由石墨烯制成，石墨烯透光导电薄膜具有非常好的化学稳定性、柔韧性、导电性、透明性导热性；石墨烯透光导电薄膜中电子的传导速率可达8*105m/s，石墨烯中电子传输速率的阻力很小，可以移动亚微米的距离而不发生散射；另一方面，石墨烯在光的照射下不透明度只有2.2～2.4%，反射率是小于0.1%，可以忽略不计。
实际应用中，可以将所述调节层3可以设置成多个相互间隔的矩形块，金属微纳结构层5设置成与调节层3相匹配的矩形条，并且任意两个相邻的调节层3之间的距离相同，这样，当调控高度时会产生多焦点。如果具有相间隔的两种高度，会产生双焦点。
实际应用中，可以将所述调节层3可以设置成多个相互间隔的矩形块，金属微纳结构层5设置成与调节层3相匹配的矩形条，并且两个相邻的调节层3之间的距离不相同，这样，当调控高度时会产生圆二色性。
总之，如果将该通过电场调控的光学结构设置成光栅使用进行光学特性研究时，需要根据入射光的频率调节光栅常数，满足公式d*sinθ=n*λ，即可取得很好的效果，其中d为光栅常数，θ为衍射角，n为倍数，λ为入射光波长。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种通过电场调控的光学结构，其特征在于：包括衬底层（1），设置于衬底层（1）上的导电层（2），该导电层（2）与电源负极电连接，所述导电层（2）的上方设置有至少2个相互间隔的调节层（3），所述调节层（3）的上方均设置有第二导电层（4），该第二导电层（4）均与电源正极电连接。
2.如权利要求1所述的一种通过电场调控的光学结构，其特征在于：所述第二导电层（4）的上方还设置有金属微纳结构层（5）。
3.如权利要求2所述的一种通过电场调控的光学结构，其特征在于：所述金属微纳结构层（5）是由金或银制成。
4.如权利要求1所述的一种通过电场调控的光学结构，其特征在于：所述衬底层（1）是由二氧化硅或者硅制成。
5.如权利要求1所述的一种通过电场调控的光学结构，其特征在于：所述导电层（2）、第二导电层（4）均由石墨烯制成。
6.如权利要求1所述的一种通过电场调控的光学结构，其特征在于：所述调节层（3）是由多个相互间隔的矩形块制成。
7.如权利要求6所述的一种通过电场调控的光学结构，其特征在于：所述调节层（3）由多个相互等间隔的矩形块制成。
8.如权利要求1所述的一种通过电场调控的光学结构，其特征在于：所述调节层（3）是由压电材料制成。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110308552A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种调光装置及显示组件 |
| CN110308551A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-10-08 | 南京邮电大学 | 一种可电控的液体光学调相器 |
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| CN110308552A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种调光装置及显示组件 |
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