CN110286431A - 一种电调控光学手性结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学微结构技术领域，具体涉及一种电调控光学手性结构，由下及上依次包括：衬底层、导电层、电致伸缩层、金属层，衬底层、导电层、电致伸缩层、金属层之间相互连接，电致伸缩层设有不少于一个的第一孔洞，金属层设有不少于一个第二孔洞，第一孔洞内设有一固定块；第二孔洞内设有一金属块，电致伸缩层在外加电压的作用下，其厚度也会随之发生改变，第二孔洞与金属块之间的相对高度也随之改变，进而调控第二孔洞和金属块中表面等离激元耦合，从而实现本发明电调控光学手性结构调控结构的圆二色性的目的。
Description
技术领域
本发明属于光学微结构领域，具体涉及一种具有光学手性的结构。
背景技术
光学微结构可以实现光束偏振态调控、光场调控、表面增强拉曼散射等，在手性探测、痕迹探测方面具有重要应用。光学手性微纳结构可以产生圆二色性和手性电磁场，是实现偏振态调控和手性探测的重要手段。圆二色性可调的光学手性结构在该领域具有重要应用。
现有光学手性微结构主要是通过在水平方向上调节微纳结构之间的距离实现圆二色性调控的，调控精度差；调控圆二色性也需要重新制备手性结构，成本高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种电调控光学手性结构。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种电调控光学手性结构，由下及上依次包括：衬底层、导电层、电致伸缩层、金属层，所述衬底层、导电层、电致伸缩层、金属层之间相互连接；所述电致伸缩层设有不少于一个的第一孔洞；所述金属层设有不少于一个第二孔洞；所述第一孔洞内设有一固定块；所述第二孔洞内设有一金属块。
进一步地，所述第一孔洞与所述第二孔洞的位置相对。
进一步地，所述第一孔洞呈周期性阵列排列；所述第二孔洞呈周期性阵列排列；所述周期性阵列为矩形或方形。
进一步地，所述第一孔洞和/或所述第二孔洞为圆形或方形。
进一步地，所述固定块与所述第一孔洞形状完全相同；所述金属块与所述第二孔洞形状完全相同。
进一步地，所述固定块由二氧化硅材料制成，所述电致伸缩层由铌镁酸铅材料制成，所述金属层由贵金属材料制成；所述导电层为石墨烯层或ITO导电层。
进一步地，所述金属块为条形或L形。
进一步地，所述金属块中心点与所述第二孔洞中心点不重合。
进一步地，所述金属块由贵金属材料或硅材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明电调控光学手性结构在衬底层上表面设有电致伸缩层，电致伸缩层在外加电压的作用下，其厚度随之发生改变，第二孔洞与金属块之间的相对高度也随之改变，进而调控第二孔洞和金属块中表面等离激元耦合，从而实现本发明电调控光学手性结构调控结构的圆二色性的目的，通过外加电压改变电致伸缩层的高度，从而调节导电层与金属层之间的相对高度，以及金属块与第二孔洞之间的相对高度，实现对于入射光的不同吸收，产生不同位置与不同强度的吸收电场，从而实现对于本发明电调控光学手性结构的手性的高灵敏度调控，调控方法简单。
2、本发明电调控光学手性结构在电致伸缩层的上下表面分别设有金属层与导电层，金属层与导电层分别作为两个电极，用于连接外电压，不需要重新制备电极，实现了一物多用，降低了器件复杂度。
3、本发明电调控光学手性结构，第一孔洞设于金属层上，在调控时，电致伸缩层的高度改变，随之改变的是第一孔洞的高度，以及金属块与第二孔洞之间的相对高度，而固定块与金属块的高度不变。相对于改变金属块结构来说，结构在力学上稳定，不易脱落。
附图说明
图1是本发明电调控的光学手性结构示意图。
图2是本发明圆形金属孔洞阵列和L形金属块结构单元示意图。
图3是本发明方形金属孔洞阵列和条形金属块结构单元示意图。
图4是本发明方形金属孔洞阵列和条形金属块结构不同相对高度时的圆二色性光谱一。
图5是本发明方形金属孔洞阵列和和条形金属块结构不同相对高度时的圆二色性光谱二。
图中：1、衬底层；2、导电层；3、电致伸缩层；31、第一孔洞；32、固定块；4、金属层；41、第二孔洞；42、金属块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，本实施例公开了一种电调控光学手性结构，由下及上依次包括：衬底层1、导电层2、电致伸缩层3、金属层4，衬底层1、导电层2、电致伸缩层3、金属层4之间相互连接，电致伸缩层3设有不少于一个的第一孔洞31，金属层4设有不少于一个第二孔洞41，第一孔洞31内设有一固定块32，第二孔洞41内设有一金属块42。
具体而言：
金属层4、第二孔洞41以及金属块42共同构成手性金属微纳结构，第一孔洞31与第二孔洞41的位置相对，第一孔洞31呈周期性阵列排列，第二孔洞41呈周期性阵列排列，周期性阵列为矩形或方形。第一孔洞31和/或第二孔洞41为圆形或方形。
固定块32与第一孔洞31形状完全相同，金属块42与第二孔洞41形状完全相同。固定块32由二氧化硅材料制成，电致伸缩层3由铌镁酸铅材料制成，金属层4由贵金属材料制成，导电层2为石墨烯层或ITO导电层2。
具体的，如图2和图3所示，金属块42为条形或L形。金属块42中心点与第二孔洞41中心处不重合。金属块42由贵金属材料或硅材料制成。
本实施例电调控光学手性结构在衬底层1上表面设有电致伸缩层3，电致伸缩层3在外加电压的作用下，其厚度随之发生改变，第二孔洞41与金属块42之间的相对高度也随之改变，进而调控第二孔洞41和金属块42中表面等离激元耦合，从而实现本实施例电调控光学手性结构调控结构的圆二色性的目的，通过外加电压改变电致伸缩层3的高度，从而调节导电层2与金属层4之间的相对高度，以及金属块42与第二孔洞41之间的相对高度，实现对与入射光的不同吸收，产生不同位置与不同强度的吸收电场，从而实现对于本实施例电调控光学手性结构的手性的高灵敏度调控，调控方法简单。
本实施例电调控光学手性结构在电致伸缩层3的上下表面分别设有金属层4与导电层2，金属层4与导电层2分别作为两个电极，用于连接外电压，不需要重新制备电极，实现了一物多用，降低了器件复杂度。
本实施例电调控光学手性结构，第一孔洞31设于金属层4上，在调控时，电致伸缩层3的高度改变，随之改变的是第一孔洞31的高度，以及金属块42与第二孔洞41之间的相对高度，而固定块32与金属块42的高度不变。相对于改变金属块42结构来说，结构在力学上稳定，不易脱落。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图2所示，第二孔洞41为圆形金属孔洞阵列，金属块42为L形金属块42结构。L形金属块42结构破坏圆形孔洞的结构对称性，使得结构整体具有手性。在不同偏振态的圆偏振光激发下，L形金属块42结构与孔洞边缘的耦合不同，也就是说金属层4上的表面等离激元与L形金属块42结构上的表面等离激元耦合不同，从而产生圆二色性。此外，L形金属块42结构的材料具体为硅材料，也就是L形硅材料块结构。硅材料具有高的折射率，在硅结构与金属薄膜之间形成强电场聚集，由于L形结构是非对称的，所以在金属薄膜上形成非对称的电流振动，从而产生圆二色性信号。
此外，本实施例的金属块42由二氧化钒材料。二氧化钒材料的介电常数依赖于环境温度。所以，可以通过调节环温度，改变二氧化钒的介电常数，调节其与薄膜上表面等离激元之间的耦合，从而实现调控结构的圆二色性。
实施例3：
金属块42中心点与第二孔洞41中心点不重合。金属块42由贵金属材料或硅材料制成。
在实施例1的基础上，第二孔洞41为方形金属孔洞阵列，金属块42为条形金属块42结构，并且条形金属块42结构的中心不位于方形金属孔洞阵列的对称轴上。条形金属块42结构与方形金属孔洞阵列中孔洞边缘的耦合不同，破坏方形金属孔洞阵列薄膜上表面等离激元共振的对称性，从而产生圆二色性。
如图4和图5为内嵌条形金属块42结构的方形金属孔洞阵列的圆二色性曲线。结构的周期为500nm；方形金属孔洞阵列的边长为400nm；条形金属块42结构的长度为200nm；条形金属块42结构的宽度为100nm；条形金属块42结构与孔洞边缘的距离分别为40nm和20nm。如图4为条形金属块42结构中心点相对于金属层4中心点的高度为50nm，在600-1600nm波段出现了两信号峰：λ=750nm，CD=-0.20153；λ=1250nm，CD=0.06125。如图5为条形金属块42结构中心点相对于金属层4中心点的高度为100nm，在600-1600nm波段出现了两信号峰：λ=520nm，CD=0.24932；λ=1250nm，CD=0.06901。从图4和图5中可以看出，当条形金属块42结构中心点相对于金属层4中心点的高度从50nm变为100nm时，CD信号发生了显著变化。当条形金属块42结构的材料为硅材料、结构参数同上，当条形块结构相对于薄膜的高度变化时，CD信号也发生了显著变化，。
同理，本实施例中的硅材料还可以为二氧化钒材料，如此一来，本实施例电调控光学手性结构可以通过调节环境温度，从而实现调节结构圆二色性，即调节结构手性的目的。
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 (9)
1.一种电调控光学手性结构，其特征在于，由下及上依次包括：衬底层、导电层、电致伸缩层、金属层，所述衬底层、导电层、电致伸缩层、金属层之间相互连接；
所述电致伸缩层设有不少于一个的第一孔洞；所述金属层设有不少于一个第二孔洞；
所述第一孔洞内设有一固定块；所述第二孔洞内设有一金属块。
2.根据权利要求1所述的电调控光学手性结构，其特征在于，所述第一孔洞与所述第二孔洞的位置相对。
3.根据权利要求1所述的电调控光学手性结构，其特征在于，所述第一孔洞呈周期性阵列排列；所述第二孔洞呈周期性阵列排列；所述周期性阵列为矩形或方形。
4.根据权利要求1所述的电调控光学手性结构，其特征在于，所述第一孔洞和/或所述第二孔洞为圆形或方形。
5.根据权利要求1所述的电调控光学手性结构，其特征在于，所述固定块与所述第一孔洞形状完全相同；所述金属块与所述第二孔洞形状完全相同。
6.根据权利要求1所述的电调控光学手性结构，其特征在于，所述固定块由二氧化硅材料制成，所述电致伸缩层由铌镁酸铅材料制成，所述金属层由贵金属材料制成；所述导电层为石墨烯层或ITO导电层。
7.根据权利要求1所述的电调控光学手性结构，其特征在于，所述金属块为条形或L形。
8.根据权利要求1所述的电调控光学手性结构，其特征在于，所述金属块中心点与所述第二孔洞中心点不重合。
9.根据权利要求1所述的电调控光学手性结构，其特征在于，所述金属块由贵金属材料或硅材料制成。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110907057A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-24 | 西安柯莱特信息科技有限公司 | 一种吸收圆二色性可调的传感器 |
| CN111257613A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-09 | 陕西师范大学 | 基于手性电磁场的荧光传感器及系统 |
| CN114325884A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-12 | 西安邮电大学 | 一种悬臂形圆二色性微纳结构及其制备方法 |
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| CN114488369A (zh) * | 2022-02-08 | 2022-05-13 | 西安邮电大学 | 一种实现强圆二色性的多层手性结构 |
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110907057A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-24 | 西安柯莱特信息科技有限公司 | 一种吸收圆二色性可调的传感器 |
| CN110907057B (zh) * | 2019-12-05 | 2021-08-24 | 杭州翔毅科技有限公司 | 一种吸收圆二色性可调的传感器 |
| CN111257613A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-09 | 陕西师范大学 | 基于手性电磁场的荧光传感器及系统 |
| CN111257613B (zh) * | 2020-03-24 | 2022-01-21 | 陕西师范大学 | 基于手性电磁场的荧光传感器及系统 |
| CN114325884A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-12 | 西安邮电大学 | 一种悬臂形圆二色性微纳结构及其制备方法 |
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