CN111366999B - 一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于梯形三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，包括：多个连续设置的吸收单元，所述吸收单元设有基底、基板和三氧化钼渐变光栅；其中，所述基板设于所述基底上；所述三氧化钼渐变光栅设于所述基板上；所述三氧化钼渐变光栅为六面体结构，分为前侧面、后侧面、左侧面、右侧面、顶面和底面；所述底面与所述基板接触；所述前侧面、所述后侧面、所述左侧面和所述右侧面分别与所述基板不垂直。本申请中通过设置三氧化钼渐变光栅的结构，入射光入射时，会在三氧化钼内部会形成一系列的谐振，谐振叠加即可实现中红外波段的宽带吸收。

Description

一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器
技术领域
本发明涉及宽带吸收器技术领域，特别是涉及一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器。
背景技术
随着现代科学技术的迅猛发展，宽带吸收器一直以来都是科技领域的热点课题。尤其是中红外波段宽带吸收，因其在医学成像、安全检查、产品检测等领域的重要应用需求，更是受到了人们的广泛关注。
近年来，人们设计了各种各样的吸波结构。其中，等离激元超构材料是较为热门的研究。基于等离激元超构材料体系实现全吸收的方案有很多，金属颗粒-介质层-金属层超构材料体系是实现超吸收的典型结构之一。与传统方法相比，该体系具有深亚波长特性，一般体系的整体厚度只有工作波长的几百分之一。但这种结构一般工作波段较窄，很难实现宽带吸收。因此如何实现中红外波段的宽带吸收成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，以解决上述现有技术存在的问题，实现中红外波段的宽带吸收。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，包括：多个连续设置的吸收单元，所述吸收单元设有基底、基板和三氧化钼渐变光栅；其中，
所述基板设于所述基底上；所述三氧化钼渐变光栅设于所述基板上；
所述三氧化钼渐变光栅为六面体结构，分为前侧面、后侧面、左侧面、右侧面、顶面和底面；所述底面与所述基板接触；所述前侧面、所述后侧面、所述左侧面和所述右侧面分别与所述基板不垂直。
可选的，所述多个连续设置的吸收单元组合成行列的阵列。
可选的，所述顶面的形状和所述底面的形状均为梯形。
可选的，所述顶面的上底长度为80nm，所述顶面的下底长度为160nm，所述底面的上底长度为760nm，所述底面的下底长度为1520nm。
可选的，所述三氧化钼渐变光栅的厚度为800nm。
可选的，所述基底为长方体，所述基板为长方体；所述基底的长与所述基板的长相等，所述基底的宽与所述基板的宽相等。
可选的，所述基底的长是所述基底的宽的2倍。
可选的，所述基底的长为3200nm，所述基底的宽为1600nm。
可选的，所述基板为二氧化硅基板。
可选的，所述基底为金属基底。
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：
本发明提供了一种基于梯形三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，包括：多个连续设置的吸收单元，所述吸收单元设有基底、基板和三氧化钼渐变光栅；其中，所述基板设于所述基底上；所述三氧化钼渐变光栅设于所述基板上；所述三氧化钼渐变光栅为六面体结构，分为前侧面、后侧面、左侧面、右侧面、顶面和底面；所述底面与所述基板接触；所述前侧面、所述后侧面、所述左侧面和所述右侧面分别与所述基板不垂直。本申请中通过设置三氧化钼渐变光栅的结构，入射光入射时，会在三氧化钼内部会形成一系列的谐振，谐振叠加即可实现中红外波段的宽带吸收。
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为本发明实施例基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器的吸收单元结构示意图；
图2为本发明对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图；
图3(a)为中红外波垂直入射的极化电场沿x方向，渐变光栅的中心线沿y方向时，改变渐变光栅顶面的上下底边长时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图；
图3(b)为中红外波垂直入射的极化电场沿y方向，渐变光栅的中心线沿x方向时，改变渐变光栅顶面的上下底边长时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图；
图4(a)为中红外波垂直入射的极化电场沿x方向，渐变光栅的中心线沿y方向时，改变渐变光栅底面的上下底边长时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图；
图4(b)为中红外波垂直入射的极化电场沿y方向，渐变光栅的中心线沿x方向时，改变渐变光栅底面的上下底边长时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图；
图5(a)为中红外波垂直入射的极化电场沿x方向，渐变光栅的中心线沿y方向时，改变渐变光栅厚度时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图；
图5(b)为中红外波垂直入射的极化电场沿y方向，渐变光栅的中心线沿x方向时，改变渐变光栅厚度时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图。
符号说明：
1-基底，2-基板，3-三氧化钼渐变光栅。
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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，以解决上述现有技术存在的问题，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。
本发明提供了一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，本吸收器包括多个连续设置的吸收单元，多个连续设置的单元以行列式的阵列排布。图1为本发明实施例基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器的吸收单元结构示意图，如图1所示，吸收单元包括基底1，基板2和三氧化钼渐变光栅3。其中，基板2设于基底1上，三氧化钼渐变光栅3设于基板2上。三氧化钼渐变光栅3为六面体结构，分为前侧面、后侧面、左侧面、右侧面、顶面和底面，其中底面与基板2接触。前侧面、后侧面、左侧面和右侧面分别与基板2不垂直。
需要指出的是，本文提及的方位词“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”和“底”是以图1中的放置位置为基准定义的，只是为了描述技术方案的清楚及方便，应当理解，此方位词的应用对本申请的保护范围不构成限制。
三氧化钼渐变光栅3的顶面的形状和底面的形状均为梯形。在本实施例中顶面的上底长度SS2为80nm，顶面的下底长度SS1为160nm，底面的上底长度为SX2为760nm，底面的下底长度SX1为1520nm，三氧化钼渐变光栅3的厚度t为800nm。
基底1与基板2均可为长方体，基底1的长与基板2的长相等，基底1的宽与基板2的宽相等。在本实施例中基底1的长是基底1宽的2倍，基底1的长度Py为3200nm，基底1的宽度Px为1600nm，基底1的高度大于100nm。基板2的长度为3200nm，基板2的宽度为1600nm，基板2的高度d为2000nm。
在本实施例中，基板2可为二氧化硅基板，基底1可为金属基底。
由于入射光在三氧化钼各晶格方向的负介电常数区间内可以产生phonon谐振。谐振的频率与三氧化钼的结构参数有关，通过将三氧化钼渐变光栅3设置成六面体结构，前侧面、后侧面、左侧面和右侧面分别与基板2不垂直，将顶面形状和底面形状均设置成梯形，可以使入射光在三氧化钼内部形成一系列的谐振，这些谐振的叠加即形成了中红外波段的宽带吸收。改变顶面梯形和底面梯形的底边长度，以及三氧化钼渐变光栅3的厚度均能调节入射波的吸收频段。
图2为本发明对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图。对垂直入射的中红外波，当渐变光栅的中心线沿y方向时，对极化电场沿x方向的波长范围为10.76μm到11.70μm的入射波吸收率大于70％；当渐变光栅的中心线沿x方向时，对极化电场沿y方向的波长范围为12.92μm到17.19μm的入射波吸收率大于70％。
图3(a)为中红外波垂直入射的极化电场沿x方向，渐变光栅的中心线沿y方向时，改变渐变光栅顶面的上下底边长时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图；图3(b)为中红外波垂直入射的极化电场沿y方向，渐变光栅的中心线沿x方向时，改变渐变光栅顶面的上下底边长时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图。对垂直入射的中红外波，当改变三氧化钼渐变光栅3顶面的上下底边长时，可以调节中红外波的吸收频段。
图4(a)为中红外波垂直入射的极化电场沿x方向，渐变光栅的中心线沿y方向时，改变渐变光栅底面的上下底边长时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图；图4(b)为中红外波垂直入射的极化电场沿y方向，渐变光栅的中心线沿x方向时，改变渐变光栅底面的上下底边长时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图。对垂直入射的中红外波，当改变三氧化钼渐变光栅3底面的上下底边长时，同样可以调节中红外波的吸收频段。
图5(a)为中红外波垂直入射的极化电场沿x方向，渐变光栅的中心线沿y方向时，改变渐变光栅厚度时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图；图5(b)为中红外波垂直入射的极化电场沿y方向，渐变光栅的中心线沿x方向时，改变三氧化钼渐变光栅3厚度时对垂直入射波的吸收率频谱曲线仿真结果图。对垂直入射的中红外波，当渐变光栅厚度增大时，中红外波的吸收频段增大。
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：
1、本发明中将三氧化钼渐变光栅设置成六面体结构，前侧面、后侧面、左侧面和右侧面分别与基板不垂直，将顶面和底面设置成梯形，通过此种结构的三氧化钼渐变光栅即可实现中红外波段的宽带吸收。
2、本发明中改变三氧化钼渐变光栅顶面梯形的上下底长度、改变底面梯形的上下底长度以及改变三氧化钼渐变光栅的厚度均能调节中红外波的吸收频段。
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 (9)

1.一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，其特征在于，包括：多个连续设置的吸收单元，所述吸收单元设有基底、基板和三氧化钼渐变光栅；其中，
所述基板设于所述基底上；所述三氧化钼渐变光栅设于所述基板上；
所述三氧化钼渐变光栅为六面体结构，分为前侧面、后侧面、左侧面、右侧面、顶面和底面；所述底面与所述基板接触；所述前侧面、所述后侧面、所述左侧面和所述右侧面分别与所述基板不垂直；
所述顶面的形状和所述底面的形状均为梯形。
2.根据权利要求1所述的一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，其特征在于，所述多个连续设置的吸收单元组合成行列的阵列。
3.根据权利要求1所述的一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，其特征在于，所述顶面的上底长度为80nm，所述顶面的下底长度为160nm，所述底面的上底长度为760nm，所述底面的下底长度为1520nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，其特征在于，所述三氧化钼渐变光栅的厚度为800nm。
5.根据权利要求1所述的一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，其特征在于，所述基底为长方体，所述基板为长方体；所述基底的长与所述基板的长相等，所述基底的宽与所述基板的宽相等。
6.根据权利要求5所述的一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，其特征在于，所述基底的长是所述基底的宽的2倍。
7.根据权利要求6所述的一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，其特征在于，所述基底的长为3200nm，所述基底的宽为1600nm。
8.根据权利要求1所述的一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，其特征在于，所述基板为二氧化硅基板。
9.根据权利要求1所述的一种基于三氧化钼渐变光栅的宽带极化敏感吸收器，其特征在于，所述基底为金属基底。
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