CN112513723A - 光学元件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

[目的]本发明的目的是提供一种具有高响应速度和调制波长高可控性的光学元件和电子设备。[解决手段]根据本技术的光学元件包括第一导电膜、第二导电膜和介电膜。第一导电膜具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量。第二导电膜具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量。介电膜布置在第一导电膜和第二导电膜之间并且具有透光性和弹性。

Description

光学元件和电子设备
技术领域
本技术涉及用于通过光学干涉效应进行光调制的光学元件和电子设备。
背景技术
作为用于调制光的元件，主要有难以小型化的马赫曾德尔型元件、EO(电光)元件等。另一方面，利用光干涉的Fabry-Perot型元件是仅反射特定波长的光学元件，并且用作通过控制干涉光路长度而仅反射或透射特定波长的滤光器(以下称为Fabry-Perot滤光器)。
近年来，通过在反射界面处使用石墨烯(例如，参见专利文献1)来电性改变光学特性，使调制反射特性成为可能(例如，参见非专利文献1)。然而，Fabry-Perot滤光器具有仅提取与预先设计的光路长度相对应的特定波长的光的结构，并且波长本身是固定的且不能任意改变。
在此，近来提出了一种以纳米量级电性控制限定光路的膜的位移的方法(例如，参见非专利文献2)。这允许作为光吸收导电膜的石墨烯悬浮在中空空间中，并允许向导电膜施加电压以产生静电吸引，从而控制导电膜的位移并改变在元件内传播的光的干涉光路长度。
因此，据说即使滤光器是Fabry-Perot滤光器，也可以控制干涉光的波长，并且通过施加诸如150V的高电压，可以使在元件内传播并反射的光的光谱的峰值波长在约5nm至20nm的范围内偏移。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申特开第2013-257482号公报
非专利文献
非专利文献1：Francisco J.Rodriguez,其他四人,"Solid-State Electrolyte-Gated Graphene in Optical Modulators,"ADVANCED MATERIALS 2017,1606372
非专利文献2：P.A.Thomas,其他七人,"Nanomechanical electro-opticalmodulator based on atomic heterostructures",Nature Communications,DOI:10.1038per ncomms13590
发明内容
技术问题
然而，尽管作为原子层薄膜的诸如石墨烯之类的导电膜是具有一定机械强度和柔性的材料，但是仅仅通过使外围部分与元件内的金属接触来将其稳定地悬浮在中空状态是极其困难的。
此外，空气自身的相对介电常数为1，为了产生静电吸引，需要施加非常大的电压，并且需要大型外围电路和大的功耗。此外，当形成中空状态时，变化变大，并且极难以纳米量级控制目标波长。
此外，由于石墨烯与空气层之间的折射率差异增大，因此还存在由于界面反射而在提取的干涉光中产生显著损耗的问题。此外，由于薄膜在中空状态下被机械地操作，所以产生共振等，由此产生操作延迟等，使得不可能实现对输入的线性响应。
鉴于以上情况，本技术的目的是提供一种具有高响应速度和调制波长高可控性的光学元件和电子设备。
解决问题的技术方案
为了实现上述目的，根据本技术的光学元件包括第一导电膜、第二导电膜和介电膜。
第一导电膜具有透光性，并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量。
第二导电膜具有透光性，并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量。
介电膜布置在第一导电膜和第二导电膜之间，并且具有透光性和弹性。
根据该结构，第一导电膜和第二导电膜可以通过利用费米能级调节(电荷浓度的调节等)控制光学跃迁能量来改变特定波长(调制波长)的光吸收量。此外，通过第一导电膜和第二导电膜之间的电位差而在第一导电膜和第二导电膜之间产生静电吸引力，并且介电膜弹性变形。结果，第一导电膜和第二导电膜之间的膜间距离改变，并且使得能够改变调制波长。
介电膜可由相对介电常数为1.8以上100以下且拉伸模量为3000MPa以下的材料制成。
介电膜可由拉伸模量为10MPa以上900MPa以下的材料制成。
介电膜可由拉伸弹性模量为200MPa以下的材料形成。
介电膜可由通过ASTM D638标准中规定的延伸率试验测得的延伸值为100％以上800％以下的材料形成。
根据权利要求1所述的光学元件，其中所述介电膜可以由通过ASTM D695标准中规定的抗压强度试验测得的抗压强度值为500kg/cm2以上的材料制成。
介电膜可以由弹性体、橡胶、低密度聚乙烯、四氟乙烯、硅树脂、醋酸纤维素、或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物制成。
介电膜可具有100nm以上且10mm以下的厚度。
第一导电膜和第二导电膜各自的光吸收系数随着载流子浓度的增加或减小而改变。
第一导电膜和第二导电膜可具有弹性。
第一导电膜和第二导电膜的每一者可由石墨、碳纳米管、纳米石墨、富勒烯、碳纤维或炭黑制成。
光学元件可进一步包括具有光反射率的光反射膜，该光反射膜布置在第一导电膜的背向介电膜的一侧。
光反射膜可具有弹性。光学元件。
光反射膜可由金、银、铜、铝、镍或钛化合物制成。
第一导电膜和第二导电膜连接至用于在第一导电膜和第二导电膜之间施加电位差的电源。
当在第一导电膜和第二导电膜之间施加电位差时，介电膜可受到在第一导电膜和第二导电膜之间产生的静电吸引力而被第一导电膜和第二导电膜挤压以引起弹性变形，从而改变膜厚度。
为了实现上述目的，根据本技术的电子设备包括一种光学元件。所述光学元件包括：具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的第一导电膜；具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的第二导电膜；以及布置在第一导电膜和第二导电膜之间并且具有透光性和弹性的介电膜。
本发明的有益效果
如上所述，根据本技术，可以提供具有高响应速度和调制波长高可控性的光学元件和电子设备。注意，这里描述的效果不一定是限制性的，并且可以提供本公开内容中描述的任何效果。
附图说明
图1是根据本技术的实施方式的光学元件的截面图。
图2是示出光学元件的操作的示意图。
图3是示出根据本技术的实施例的光学元件的反射率的时间响应(75V)的图表。
图4是示出根据本技术的实施例的光学元件的反射率的时间响应(55V)的图。
具体实施方式
将描述根据本技术的实施方式的光学元件。
[光学元件的结构]
图1是根据本技术的实施方式的光学元件100的结构的截面图。
如图1所示，光学元件100包括基材101、光反射膜102、第一导电膜103、第二导电膜104和介电膜105。
基材101支撑光学元件100的每一层。基材101理想地具有弹性和光滑的表面，并且可以由例如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等制成。
光反射膜102反射从第一导电膜103侧入射的光。光反射膜102布置在基材101上、位于第一导电膜103的背向介电膜105的一侧处，并与第一导电膜103邻接。光反射膜102理想地具有有着高光反射率的金属表面并且具有弹性。光反射膜102的材料的示例包括金、银、铜、铝、镍、钛化合物等。光反射膜102的厚度没有特别限制，但是例如可以为100nm。
第一导电膜103是布置在光反射膜102上的具有透光性的导电薄膜，并且是能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的薄膜，换言之，第一导电膜103是其光学特性通过调节载流子浓度而改变的薄膜。
具体地，第一导电膜103可以是光吸收系数随着载流子浓度的增加或减小而改变的导电膜。此外，第一导电膜103理想地具有弹性。
第一导电膜103的材料的示例包括石墨、碳纳米管、纳米石墨、富勒烯、碳纤维和炭黑。第一导电膜103的厚度没有特别限制，但是例如可以为10nm。
第二导电膜104是布置在介电膜105上的具有透光性的导电薄膜，并且是能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的薄膜，换言之，第二导电膜104是其光学特性通过调节载流子浓度而改变的薄膜。
具体地，第二导电膜104可以是光吸收系数随着载流子浓度的增加或减小而改变的导电膜。此外，第二导电膜104理想地具有弹性。
这种第二导电膜104的材料的示例包括石墨、碳纳米管、纳米石墨、富勒烯、碳纤维和炭黑。
顺便提及，第二导电膜104的材料和第一导电膜103的材料可以相同或者可以不同。第二导电膜104的厚度没有特别限制，但是例如可以为10nm。
介电膜105布置在第一导电膜103和第二导电膜104之间，并且具有透光性和弹性。介电膜105理想地由具有高的相对介电常数和小的拉伸弹性模量的材料制成，具体而言，介电膜105可以由相对介电常数为1.8以上100以下、拉伸弹性模量为3000MPa以下的材料制成。顺便提及，相对介电常数为100以下的数值范围是从被称为铁电弹性晶体的材料的上限值获得的。
这样的材料可包括聚苯乙烯、聚缩醛和其他聚合物基材料。
此外，介电膜105理想地具有较低的拉伸弹性模量，并且具体地，可以由拉伸弹性模量为10MPa以上900MPa以下的材料制成。顺便提及，拉伸模量为10MPa以上900MPa以下的数值范围对应于弹性体的拉伸模量的范围。
除了常见的弹性体材料和常见的橡胶材料之外，这样的材料还包括低密度聚乙烯、四氟乙烯、硅树脂、醋酸纤维素或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
此外，介电膜105可具有更小的拉伸弹性模量，并且具体地，可以由拉伸弹性模量为200MPa以下的材料制成。
这样的材料可包括诸如硅树脂之类的弹性体。注意，上述各个拉伸模量的值是在室温(25℃)下的值。
此外，介电膜105的材料可以是具有高拉伸特性的材料。具体地，介电膜105理想地由相对介电常数为1.8以上100以下、并且根据ASTM D638标准中规定的延伸率试验测得的延伸值为100％以上800％以下的材料制成。注意，延伸值为100％以上800％以下的数值范围对应于弹性体的延伸值的范围。
此外，介电膜105的材料可以是具有高抗压强度的材料。具体地，介电膜105理想地由相对介电常数为1.8以上100以下、并且根据ASTM D695标准中规定的抗压强度试验测得的抗压强度值为500kg/cm2以上的材料制成。
此外，介电膜105的材料可以是具有大溶解度参数和大介电正切的材料。具体地，介电膜105理想地由相对介电常数为1.8以上100以下、溶解度参数为10MPa1/2以上、并且在100MHz以上10GHz以下的频带中的介电正切大于0.0002的材料制成。
这样的材料包括ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂)、HDPE(高密度聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、Kaptone、尼龙、诸如PTFE(聚四氟乙烯)之类的TeflonTM、诸如硅树脂之类的聚合物材料、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯、和聚苯乙烯、以及介电弹性体材料，诸如丁基橡胶、氯丁橡胶、杜仲胶和丙烯酸酯。
介电膜105的厚度理想地为100nm以上10mm以下。光学元件100的调制波长根据介电膜105的应变量而变化，但是应变量取决于施加电压的由介电膜105的厚度决定和电场。当介电膜105的厚度为100nm以上10nm以下时，在介电膜105中产生0.1％-10％的面积畸变，并且使得能够从可见光波长(＞300nm)至远红外波长(～20000nm)控制调制波长。
[电气连接]
如图1所示，光反射膜102和第二导电膜104连接至电源P，并且电源P连接至地E。
因此，在光学元件100中，其被配置为能够在第一导电膜103和第二导电膜104之间施加预定电位差。
顺便提及，光学元件100可具有能够在第一导电膜103和第二导电膜104之间施加预定电位差的任何配置，并且第一导电膜103和光反射膜102两者都可以不连接至电源P和地E。
例如，第二导电膜104可以连接至地，并且光反射膜102可以连接至相对于地产生预定电位差的电源。此外，光反射膜102可以连接至地面，第二导电膜104可以连接至相对于地产生预定电位差的电源。此外，第二导电膜104和光反射膜102之一可以形成浮置电极。
注意，尽管在图1中布线直接连接至第二导电膜104，但是可以在第二导电膜104上设置由导电材料制成的电极，并且布线和第二导电膜104可以经由电极彼此电性连接。
[光学元件的操作]
将描述光学元件100的操作。图2是示出光学元件100的操作的示意图。
图2(a)示出了在第一导电膜103和第二导电膜104之间没有施加电位差的状态。该状态下的介电膜105的厚度示出为厚度D1。在这种状态下，当光从第二导电膜104侧(图中的上侧)入射到光学元件100上时，光穿过第二导电膜104、介电膜105和第一导电膜103，并被光反射膜102反射。
在此，入射到光学元件100的入射光和由光反射膜102反射的反射光引起干涉，并且吸收特定波长的分量。即，通过光学干涉效应来执行光调制。
图2(b)示出了在第一导电膜103和第二导电膜104之间施加电位差的状态。当在第一导电膜103和第二导电膜104之间施加电位差时，第一导电膜103和第二导电膜104中的载流子浓度改变。
第一导电膜103和第二导电膜104是能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的薄膜，并且光吸收系数随载流子浓度的变化而改变，因而通过施加电位差来改变光吸收率。
此外，通过在第一导电膜103和第二导电膜104之间施加电位差，在第一导电膜103和第二导电膜104之间产生静电吸引力，并且从第一导电膜103和第二导电膜104挤压介电膜105。
由于介电膜105由弹性体制成，通过被第一导电膜103和第二导电膜104挤压而引起弹性变形，因此介电膜105的厚度从厚度D1减小至厚度D2。顺便提及，尽管厚度的实际变化很小，但是在图2中强调了该变化。结果，第一导电膜103和第二导电膜104之间的膜间距离减小，并且干涉光路长度改变，因此由光学干涉效应调制的光的波长发生变化。
当消除第一导电膜103和第二导电膜104之间的电位差时，第一导电膜103和第二导电膜104之间的静电吸引力消失，第二导电膜104恢复到其原始厚度。
因此，在光学元件100中，除了由于第一导电膜103和第二导电膜104的载流子浓度的改变引起的光吸收率的变化之外，还发生由于介电膜105的厚度改变而引起的调制光的波长变化。因此，使得能够通过施加在第一导电膜103与第二导电膜104之间的电位差来任意地控制调制光的波长。
注意，当介电膜105发生弹性变形时，如果与介电膜105邻近的第一导电膜103和第二导电膜104是难以变形的膜，则可能会阻碍介电膜105发生弹性变形，或者第一导电膜103和第二导电膜104可能会被损坏。
因此，期望第一导电膜103和第二导电膜104具有弹性并且随着介电膜105的弹性变形而变形。此外，期望光反射膜102和基材101也具有弹性。
[制造光学元件的方法]
尽管对光学元件100的制造方法没有特别限制，但是例如可以如下制造光学元件100。
将金属掩模图案布置在基材101上形成引出端子。随后，在被掩蔽的基材101上形成光反射膜102(下部引出端子)。可以通过气相沉积金属来形成光反射膜102。
随后，在光反射膜102上形成第一导电膜103。可以通过转印片状导电材料来形成第一导电膜103。
随后，在光反射膜102上形成介电膜105。可以通过喷涂介电材料来形成介电膜105。介电膜105的厚度可通过喷涂的时间来控制。
接下来，在介电膜105上形成第二导电膜104。可以通过转印片状导电材料来形成第二导电膜104。
接下来，将具有预定开口的金属掩模布置在第二导电膜104上，并使用该金属掩模形成上部引出端子(未示出)。可以通过沉积金属来形成引出端子。
随后，将光反射膜102(下部引出端子)和上部引出端子连接至电源。这种连接可以通过用压力粘合各向异性导电膜来实现。
可以如上所述制造光学元件100。
[光学元件的效果]
如上所述，在光学元件100中，由于可以通过施加在第一导电膜103与第二导电膜104之间的电位差来任意地控制调制光的波长并且可以控制干涉光路长度，因此可以以纳米量级控制调制光的波长。
此外，如非专利文献2中所描述的，在其中石墨烯悬浮在中空空间(以下称为中空状态)中的结构中，需要调节对应于石墨烯的位移量的电位，但是光学元件100可以恒定电压驱动。
此外，由于可以通过层压各个层来制造光学元件100而无需设置中空结构，因此可以以高产率进行制造。
此外，尽管由于中空结构中的石墨烯的挠曲等可能产生大的公差，但是在光学元件100中没有产生这种公差的原因，并且可以实现具有小公差的光调制器。
此外，在中空结构中，存在折射率差异大的空气与石墨烯之间的界面，并且由于界面反射而发生光量的损失，但是在光学元件100中，不存在与空气的界面，并且可以抑制由于界面反射引起的光量损失。
此外，由于介电膜105是弹性体并且在第一导电膜103和第二导电膜104之间的电位差消失时恢复到其原始厚度，因此光学元件100可以以高再现性重复地执行光调制操作。
此外，相对于高调制频率时中空结构中的石墨烯的位移无法跟随的情况，由于介电膜105产生快速的弹性变形，因此光学元件100允许在高调制频率下进行线性响应操作。
[费米能级调节]
上述光学元件100通过在第一导电膜103和第二导电膜104之间施加电位差来控制第一导电膜103和第二导电膜104的电荷浓度，并且改变光学特性。或者，可以通过除了施加电位差之外的方法来改变光学特性。
第一导电膜103和第二导电膜104可以是能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的导电膜，也可以是例如通过诸如光之类的外部场来控制第一导电膜103和第二导电膜104的电荷浓度而改变光学特性的导电膜。
[电子设备]
如上所述，根据本实施方式的光学元件100可以用作用于控制期望波长范围内的光吸收的光调制元件。此外，通过使用光学元件100的结构，可以实现各种类型的电子设备。
例如，光学元件100可以实现控制特定波长范围内的反射光量的反射型显示器或波长选择镜。此外，基于光学元件100，可以实现用于控制特定波长范围内的透射光量的波长选择滤光器或光透射型显示器。
此外，光学元件100可以实现允许在特定波长范围内进行光检测的光检测元件。电子设备中的目标光调制范围或目标光检测带可以通过每个层结构中的材料选择和结构设计来在可见光范围与远红外光范围(300至20000nm)之间任意地确定调制波长、检测波长以及半宽度。
实施例
如下制造根据实施例的光学元件：
在主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的作为光滑的弹性体的基材上，布置用于形成引出端子的金属掩模图案，并且通过气相沉积在掩蔽的基材上沉积金属银以形成光反射膜(下部引出端子)。光反射膜的厚度为约100nm。
将多层石墨烯转印到光反射膜上以形成第一导电膜。通过以下方法进行转印：使用热剥离型粘合片剥离高取向的热解石墨，将其粘附到光反射膜上，并向基材施加70℃的热以剥离粘合片。转印的多层石墨烯具有30层结构，并且膜厚度为10nm。
随后，将粘度为50mPaS的丙烯酸酯喷涂在第一导电膜上以形成介电膜。除丙烯酸酯外，介电膜还可以由低粘度的PVC(聚氯乙烯)、硅树脂或聚酰亚胺制成。这些膜的每一者的膜厚度可以通过喷涂时间来控制，并且以在1μm至20μm的范围内的不同膜厚度来进行成膜。
随后，将多层石墨烯转印到介电膜上以形成第二导电膜。通过以下方法进行转印：使用热剥离型粘合片剥离高取向的热解石墨，将其粘附到介电膜上，并向基材施加70℃的热以剥离粘合片。转印的多层石墨烯具有30层结构，并且膜厚度为10nm。
随后，将包含恒定开口的金属掩模布置在第二导电膜上，使用该金属掩模气相沉积厚度为50nm的金属银，并形成上部引出端子。
利用压力将各向异性导电膜结合至光反射膜(下部引出端子)和上部引出端子，并且经由柔性印刷电路板连接至电源。如上所述，制造了根据实施例的光学元件。
在制造的光学元件上进行反射光谱的测量。在1Hz、1kHz和1MHz的频率下，在峰间(peak-to-peak)施加75V的正弦波，与此同时，从正上方以15°的角度入射1500nm至2500nm的红外光。
反射光谱的分光光度测量证实反射光谱在任何频带中被调制。此外，已经证实，当改变施加电压时，调制反射光谱的峰值波长发生了偏移。
接下来，针对所制造的光学元件测量反射率的变化。以1kHz的频率向光学元件施加75V和0V的正弦波，并且通过使用半导体激光器FPL1059S(振荡波长为1650nm，由Thorlabs Corporation制造)照射激光。
图3是示出此时的反射率的时间响应的图。纵轴的相对反射率表示由不施加电压时的反射率归一化的反射率。在施加0V时，反射率没有变化，但是在施加75V时，反射率提高约4％。
顺便提及，当使用具有与该波长相差50nm的波长的激光光源时，反射率的调制宽度极小，即使是最大变化也约为0.04％。
接下来，以1kHz的频率向光学元件施加55V和0V的正弦波，并使用半导体激光器FPL1040S(振荡波长为1940nm，由Thorlabs Corporation制造，)照射激光。
图4是示出此时的反射率的时间响应的图。纵轴的相对反射率表示由不施加电压时的反射率归一化的反射率。在施加0V时，反射率没有变化，但是在施加55V时，反射率提高约2.8％。
如上所述，根据实施例的光学元件可以通过施加的电压来改变要被调制的波长，并且要被调制的波长被限制为窄带。即，光学元件可以通过施加的电压来高精度地控制调制目标的波长。
本技术还可具有以下结构。
(1)
一种光学元件，包含：
第一导电膜，所述第一导电膜具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量；
第二导电膜，所述第二导电膜具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量；和
介电膜，所述介电膜布置在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间，并且具有透光性和弹性。
(2)
根据(1)所述的光学元件，其中
所述介电膜由相对介电常数为1.8以上100以下且拉伸模量为3000MPa以下的材料制成。
(3)
根据(2)所述的光学元件，其中
述介电膜由拉伸模量为10MPa以上900MPa以下的材料制成。
(4)
根据(3)所述的光学元件，其中
所述介电膜由拉伸弹性模量为200MPa以下的材料制成。
(5)
根据(1)所述的光学元件，其中
所述介电膜由通过ASTM D638标准中规定的延伸率试验测得的延伸值为100％以上800％以下的材料制成。
(6)
根据(1)所述的光学元件，其中
所述介电膜由通过ASTM D695标准中规定的抗压强度试验测得的抗压强度值为500kg/cm2以上的材料制成。
(7)
根据(3)所述的光学元件，其中
所述介电膜由弹性体、橡胶、低密度聚乙烯、四氟乙烯、硅树脂、醋酸纤维素、或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物制成。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的光学元件，其中
所述介电膜具有100nm以上10mm以下的厚度。
(9)
根据(1)至(7)中任一项所述的光学元件，其中
所述第一导电膜和所述第二导电膜的光吸收系数随着载流子浓度增加或减小而改变。
(10)
根据(1)至(9)中任一项所述的光学元件，其中
所述第一导电膜和所述第二导电膜具有弹性。
(11)
根据(9)所述的光学元件，其中
所述第一导电膜和所述第二导电膜各自由石墨、碳纳米管、纳米石墨、富勒烯、碳纤维或炭黑制成。
(12)
根据(1)至(11)中任一项所述的光学元件，进一步包含：
具有光反射率的光反射膜，所述光反射膜布置在所述第一导电膜的背向所述介电膜的一侧上。
(13)
根据(12)所述的光学元件，其中
所述光反射膜具有弹性。
(14)
根据(13)所述的光学元件，其中
所述光反射膜由金、银、铜、铝、镍或钛化合物制成。
(15)
根据(1)至(14)中任一项所述的光学元件，其中
所述第一导电膜和所述第二导电膜连接至用于在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间施加电位差的电源，并且
当在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间施加电位差时，所述介电膜受到在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间产生的静电吸引力而被所述第一导电膜和所述第二导电膜挤压以引起弹性变形，从而改变膜厚度。
(16)
一种电子设备，包含：
光学元件，所述光学元件包含：具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的第一导电膜；具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的第二导电膜；以及布置在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间并且具有透光性和弹性的介电膜。
附图标记
100 光学元件
101 基材
102 光反射膜
103 第一导电膜
104 第二导电膜
105 介电膜

Claims (16)

1.一种光学元件，包含：
第一导电膜，所述第一导电膜具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量；
第二导电膜，所述第二导电膜具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量；和
介电膜，所述介电膜布置在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间，并且具有透光性和弹性。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中
所述介电膜由相对介电常数为1.8以上100以下且拉伸模量为3000MPa以下的材料制成。
3.根据权利要求2所述的光学元件，其中
所述介电膜由拉伸模量为10MPa以上900MPa以下的材料制成。
4.根据权利要求3所述的光学元件，其中
所述介电膜由拉伸弹性模量为200MPa以下的材料制成。
5.根据权利要求1所述的光学元件，其中
所述介电膜由通过ASTM D638标准中规定的延伸率试验测得的延伸值为100％以上800％以下的材料制成。
6.根据权利要求1所述的光学元件，其中
所述介电膜由通过ASTM D695标准中规定的抗压强度试验测得的抗压强度值为500kg/cm2以上的材料制成。
7.根据权利要求3所述的光学元件，其中
所述介电膜由弹性体、橡胶、低密度聚乙烯、四氟乙烯、硅树脂、醋酸纤维素、或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物制成。
8.根据权利要求1所述的光学元件，其中
所述介电膜具有100nm以上10mm以下的厚度。
9.根据权利要求1所述的光学元件，其中
所述第一导电膜和所述第二导电膜的光吸收系数随着载流子浓度增加或减小而改变。
10.根据权利要求1所述的光学元件，其中
所述第一导电膜和所述第二导电膜具有弹性。
11.根据权利要求10所述的光学元件，其中
所述第一导电膜和所述第二导电膜各自由石墨、碳纳米管、纳米石墨、富勒烯、碳纤维或炭黑制成。
12.根据权利要求1所述的光学元件，进一步包含：
具有光反射率的光反射膜，所述光反射膜布置在所述第一导电膜的背向所述介电膜的一侧上。
13.根据权利要求12所述的光学元件，其中
所述光反射膜具有弹性。
14.根据权利要求13所述的光学元件，其中
所述光反射膜由金、银、铜、铝、镍或钛化合物制成。
15.根据权利要求1所述的光学元件，其中
所述第一导电膜和所述第二导电膜连接至用于在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间施加电位差的电源，并且
当在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间施加电位差时，所述介电膜受到在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间产生的静电吸引力而被所述第一导电膜和所述第二导电膜挤压以引起弹性变形，从而改变膜厚度。
16.一种电子设备，包含：
光学元件，所述光学元件包含：具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的第一导电膜；具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量的第二导电膜；以及布置在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间并且具有透光性和弹性的介电膜。
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