CN111221066B - 一种基于光调控的红外吸收器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光调控的红外吸收器,所述红外吸收器包括：n个吸收单元，n个吸收单元为阵列方式排布设置；各所述吸收单元包括二氧化硅基板、金属基底、光栅和钙钛矿薄层；所述金属基底用于防止入射波透过；所述二氧化硅基板位于所述金属基底上方，用于作为所述光栅的基底材料；所述光栅位于二氧化硅基板上方，用于实现不同频段红外波的吸收；所述钙钛矿薄层覆盖在所述光栅外表，用于通过接受光照强度改变自身介电常数，进一步调节吸收宽带。
Description
技术领域
本发明涉及宽带吸收领域，具体是一种基于光调控的红外吸收器。
背景技术
红外波是指波长范围在1～500μm内的电磁波。由于红外波特别是中红外波拥有很多卓越的性能，使其医学成像、安全检查、产品检测等实际应用方面都具有重要的应用前景。目前的中红外吸收器的吸收频段较窄，很难实现宽带吸收。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光调控的红外吸收器，以实现中红外波段的宽带吸收。
为实现上述目的本发明提供了一种基于光调控的红外吸收器，所述红外吸收器包括：
n个吸收单元，n个吸收单元为阵列方式排布设置；各所述吸收单元包括二氧化硅基板、金属基底、光栅和钙钛矿薄层，n为大于0的整数；
所述金属基底用于防止入射波透过；
所述二氧化硅基板位于所述金属基底上方，用于作为所述光栅的基底材料；
所述光栅位于二氧化硅基板上方，用于实现不同频段红外波的吸收；
所述钙钛矿薄层覆盖在所述光栅外表，用于通过接受光照强度改变自身介电常数，进一步调节吸收宽带。
可选的，所述光栅由三氧化钼制成。
可选的，所述二氧化硅基板为立方体结构。
可选的，所述立方体结构的边长分别为a和b、厚度为hs，其中a、b、和hs均为大于0的整数。
可选的，所述光栅为梯形光栅。
可选的，所述二氧化硅基板的长度和所述金属基底的长度相同，所述二氧化硅基板的宽度和所述金属基底的宽度相同。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种基于光调控的红外吸收器，所述红外吸收器包括：n个吸收单元，n个吸收单元为阵列方式排布设置；各所述吸收单元包括二氧化硅基板、金属基底、光栅和钙钛矿薄层；所述金属基底用于防止入射波透过；所述二氧化硅基板位于所述金属基底上方，用于作为所述光栅的基底材料；所述光栅位于二氧化硅基板上方，用于实现不同频段红外波的吸收；所述钙钛矿薄层覆盖在所述光栅外表，用于通过接受光照强度改变自身介电常数，进一步调节吸收宽带。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的吸收单元三维结构示意图；
图2为当梯形光栅的中心线沿x方向时，对极化电场沿y方向的入射波，在光照强度改变时的吸收频谱曲线图；
图3为当梯形光栅的中心线沿y方向时，对极化电场沿x方向的入射波，在光照强度改变时的吸收频谱曲线图；
图4为梯形光栅的厚度为20nm，当梯形光栅的中心线沿x方向时，对极化电场沿y方向的入射波，在光照强度改变时的吸收频谱曲线图；
图5为梯形光栅的厚度为20nm，当梯形光栅的中心线沿y方向时，对极化电场沿x方向的入射波，在光照强度改变时的吸收频谱曲线图；
图6为梯形光栅的厚度为160nm，当梯形光栅的中心线沿x方向时，对极化电场沿y方向的入射波，在光照强度改变时的吸收频谱曲线图；
图7为梯形光栅的厚度为160nm，当梯形光栅的中心线沿y方向时，对极化电场沿x方向的入射波，在光照强度改变时的吸收频谱曲线图；
符号说明：
1、钙钛矿薄层，2、光栅，3、二氧化硅基板，4、金属基底。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种光调控的宽带红外吸收器，以实现中红外波段的宽带吸收。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的吸收单元三维结构示意图，如图1所示，本发明公开一种基于光调控的红外吸收器，所述红外吸收器包括：
n个吸收单元，n个吸收单元为阵列方式排布设置；各所述吸收单元包括二氧化硅基板3、金属基底4、光栅2和钙钛矿薄层1；所述二氧化硅基板3位于所述金属基底4上方，所述光栅2位于二氧化硅基板3上方，所述钙钛矿薄层1覆盖在所述光栅2外表；所述金属基底4用于防止入射波透过；所述二氧化硅基板3用于作为所述梯形光栅的基底材料；所述光栅2用于实现不同频段红外波的吸收；所述钙钛矿薄层1通过接受光照强度改变自身介电常数，进一步调节吸收宽带；所述红外吸收器增大光照强度会减少吸收宽带。
作为本发明的一种实施方式，本发明所述光栅由三氧化钼制成，所述光栅2为梯形光栅，通过改变所述梯形光栅的方向，可以实现不同频段的中红外波的吸收，通过增加所述梯形光栅的厚度会增加吸收宽带。
作为本发明的一种实施方式，本发明所述二氧化硅基板3为立方体结构，所述立方体结构的边长分别为a和b、厚度为hs，其中a、b、和hs均为大于0的整数。
作为本发明的一种实施方式，所述二氧化硅基板3和所述金属基底4的长度相同，所述二氧化硅基板3和所述金属基底4的宽度相同。
图2为当梯形光栅的中心线沿x方向时，对极化电场沿y方向的入射波，在没有光照的情况下，对波长范围为10.74到12.09μm的入射波吸收率大于60％；在有光照的情况下，对波长范围为11.12到12.19μm的入射波吸收率大于60％。
图3为当梯形光栅的中心线沿y方向时，对极化电场沿x方向的入射波，在没有光照的情况下，对波长范围为12.83到17.11μm的入射波吸收率大于60％；在有光照的情况下，对波长范围为14.64到17.89μm的入射波吸收率大于60％。
图4为梯形光栅的厚度为20nm，当梯形光栅的中心线沿x方向时，对极化电场沿y方向的入射波，在没有光照的情况下，对波长范围为11.66到12.09μm的入射波吸收率大于60％；在有光照的情况下，对波长范围为11.83到12.21μm的入射波吸收率大于60％。
图5为梯形光栅的厚度为20nm，当梯形光栅的中心线沿y方向时，对极化电场沿x方向的入射波，在没有光照的情况下，对波长范围为17.07到18.09μm的入射波吸收率大于60％；在有光照的情况下，对波长范围为18.11到18.52μm的入射波吸收率大于60％。
图6为梯形光栅的厚度为160nm，当梯形光栅的中心线沿x方向时，对极化电场沿y方向的入射波，在没有光照的情况下，对波长范围为11.17到12.22μm的入射波吸收率大于60％；在有光照的情况下，对波长范围为11.51到12.36μm的入射波吸收率大于60％。
图7为梯形光栅的厚度为160nm，当梯形光栅的中心线沿y方向时，对极化电场沿x方向的入射波，在没有光照的情况下，对波长范围为14.45到17.28μm的入射波吸收率大于60％；在有光照的情况下，对波长范围为15.48到18.44μm的入射波吸收率大于60％。
本发明将所述二氧化硅基板3、金属基底4、光栅2和钙钛矿薄层1构成的吸收单元阵列排布，实现了中红外波的宽带吸收。本发明可通过改变光照强度来实现对中红外波的吸收频段的调节。通过改变三氧化钼光栅的方向，能够实现不同频段的中红外波的吸收。同时，通过改变三氧化钼图案层的厚度，能够进一步调节吸收带。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种基于光调控的红外吸收器，其特征在于，所述红外吸收器包括：n个吸收单元，n个吸收单元为阵列方式排布设置；各所述吸收单元包括二氧化硅基板、金属基底、光栅和钙钛矿薄层；
所述金属基底用于防止入射波透过；
所述二氧化硅基板位于所述金属基底上方，用于作为所述光栅的基底材料；
所述光栅位于二氧化硅基板上方，用于实现不同频段红外波的吸收；所述光栅由三氧化钼制成；
所述钙钛矿薄层覆盖在所述光栅外表，通过接受光照强度改变自身介电常数，进一步调节吸收宽带。
2.根据权利要求1所述的一种基于光调控的红外吸收器，其特征在于，所述二氧化硅基板为立方体结构。
3.根据权利要求2所述的一种基于光调控的红外吸收器，其特征在于，所述立方体结构的边长分别为a和b，厚度为hs，其中a、b、和hs均为大于0的整数。
4.根据权利要求1所述的一种基于光调控的红外吸收器，其特征在于，所述光栅为梯形光栅。
5.根据权利要求1所述的一种基于光调控的红外吸收器，其特征在于，所述二氧化硅基板的长度和所述金属基底的长度相同，所述二氧化硅基板的宽度和所述金属基底的宽度相同。
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