CN116953828B - 多波段吸收器及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及多波段吸收器及其设计方法。该多波段吸收器可用于吸收光，多波段吸收器包括：依次堆叠的反射层、衬底、波导层及微纳单元阵列；微纳单元阵列包括多个微纳单元，微纳单元阵列具有行方向和列方向，行方向和列方向相互交叉且分别平行于波导层；微纳单元阵列中沿行方向布置的每行微纳单元具有第一阵列周期，微纳单元阵列中沿列方向布置的每列微纳单元具有第二阵列周期，第一阵列周期小于第二阵列周期。该多波段吸收器可以实现局域表面等离激元共振和波导模式的强耦合条件，并且通过减小反射率消减透射率实现较高的吸收率。
Description
技术领域
本公开涉及微纳光学技术领域，特别是涉及多波段吸收器及其设计方法。
背景技术
等离激元极化（SPPs）是指导体自由电子与入射电磁辐射耦合并沿界面传播的集体震荡，超表面是一种具有亚波长尺度的人造电磁材料，在过去的几十年中被认为是表面等离激元的首选载体，不同种类的超表面具有控制SPPs的能力，包括相位，振幅，偏振，在成像、传感和太阳能收集方面具有很大的应用前景。
利用超材料制作的完美吸收体受到广泛关注，可用于等离子传感器，太阳能电池、光电探测器、热成像等技术领域。一般的，大多数完美吸收器由两个金属层组成，两金属层之间由介电垫片隔开，第一层用于通过阻抗匹配使反射率最小化，第二层用于阻挡透射，通常由连续的金属薄膜制成。此外，研究者们已经提出了许多类型的吸收器，其中大多数是基于电共振和/或磁共振。
为了扩展吸收频率的范围，已经在双波段或多波段吸收器的设计中付出了一些努力，然而，吸收器大多基于两个或多个局部电共振和/或磁共振的合成，这使得结构复杂且缺乏灵活性。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种结构简单、可灵活使用的多波段吸收器及其设计方法。
本公开实施方式提供一种多波段吸收器，多波段吸收器可用于吸收光，该多波段吸收器包括：依次堆叠的反射层、衬底、波导层及微纳单元阵列；微纳单元阵列包括多个微纳单元，微纳单元阵列具有行方向和列方向，行方向和列方向相互交叉且分别平行于波导层；微纳单元阵列中沿行方向布置的每行微纳单元具有第一阵列周期，微纳单元阵列中沿列方向布置的每列微纳单元具有第二阵列周期，第一阵列周期小于第二阵列周期。
本公开实施方式提供的多波段吸收器为复合结构，实现了局域表面等离激元共振和波导模式的强耦合条件，并且通过减小反射率消减透射率实现较高的吸收率。该多波段吸收器结构简单、可灵活使用，此外还具有复用型能力。通过设计多波段吸收器的尺寸等参数，可实现单波段到多波段的可调谐吸收器。
在一些实施方式中，多波段吸收器用于吸收沿行方向偏振的偏振光；微纳单元沿行方向的尺寸小于第一阵列周期，微纳单元沿列方向的尺寸小于第二阵列周期。
通过设置相对独立的微纳单元，保证了局域表面等离激元共振的效果，并使得波导模式与局域表面等离激元共振模式良好地耦合。
在一些实施方式中，第一阵列周期在400nm至700nm的范围以内，第二阵列周期在900nm至1300nm的范围以内。
如此设置，有助于保证波导模式与局域表面等离激元共振模式的耦合强度。
在一些实施方式中，微纳单元被配置为实现局域表面等离激元共振，多波段吸收器对波长在1200nm至2000nm的光具有第一吸收峰和第二吸收峰，第一吸收峰对应的波长小于第二吸收峰对应的波长，且第一吸收峰的带宽小于第二吸收峰的带宽；多波段吸收器的第二吸收峰涵盖1838nm波长的光，并对1838nm波长的光具有大于50%的吸收率。
如此设置，可实现至少两个吸收峰，并实现较好的吸收率。
在一些实施方式中，微纳单元被配置为实现局域表面等离激元共振，多波段吸收器对1286nm波长的光具有大于80%的吸收率，对1610nm-1840nm波段的光具有大于70%的吸收率，并对1810nm波长的光具有大于90%的吸收率。
本公开实施方式提供的多波段吸收器可具有吸收率较高的吸收峰，并对一定宽度的波段具有良好的吸收效果。
在一些实施方式中，微纳单元被配置为实现局域表面等离激元共振，多波段吸收器对1420nm波长的光具有大于70%的吸收率，所述多波段吸收器对1536nm波长的光具有大于71%的吸收率，所述多波段吸收器对1760nm-1910nm波段的光具有大于60%的吸收率，对波长1905nm的光具有大于90%的吸收率。
本公开实施方式提供的多波段吸收器可具有吸收率较高的吸收峰，并对一定宽度的波段具有良好的吸收效果。
在一些实施方式中，微纳单元被配置为实现局域表面等离激元共振，多波段吸收器对1437nm波长的光具有大于88%的吸收率，多波段吸收器对1740nm波长的光具有大于95%的吸收率，多波段吸收器对1860nm波长的光具有大于97%的吸收率。
如此设置，有助于实现高阶波导模式。多波段吸收器具有较好的工艺容差，降低对工艺精度的要求。
在一些实施方式中，反射层与微纳单元阵列均为金属层，反射层与微纳单元阵列被配置为：使反射层与微纳单元阵列形成法布里-珀罗谐振腔。
如此设置，有助于降低反射率，并将透射率降到最低，进而有利于实现可调谐的多波段完美吸收效果。
在一些实施方式中，沿堆叠方向，微纳单元的尺寸为30nm，波导层的尺寸为650nm，衬底的尺寸为2μm，反射层的尺寸为450nm。示例性地，微纳单元的材料包括金，反射层的材料包括金，波导层的折射率为1.6，衬底的材料包括二氧化硅。
如此设置能够实现结构简单、复用型、可灵活使用的多波段吸收器，工艺简单，显著降低工艺成本，并实现良好的耦合效果。
在一些实施方式中，微纳单元的形状包括十字交叉结构、V型结构、圆盘、方柱或U型结构。示例性地，多波段吸收器还包括覆盖微纳单元阵列和波导层的覆盖层。
通过设置覆盖层，可以更可靠地保证波导层的波导能力。通过设置微纳单元的形状，可以控制局域表面等离激元共振，继而有效地耦合局域表面等离激元共振和波导模式。
本公开实施方式还提供用于设计多波段吸收器的方法，该方法包括：设置依次堆叠的反射层、衬底、波导层及微纳单元阵列，其中，微纳单元阵列包括多个微纳单元，微纳单元阵列具有行方向和列方向，行方向和列方向相互交叉且分别平行于波导层；及响应于多波段吸收器用于吸收光，设置微纳单元阵列的第一阵列周期小于第二阵列周期，其中，微纳单元阵列中沿行方向布置的每行微纳单元具有第一阵列周期，微纳单元阵列中沿列方向布置的每列微纳单元具有第二阵列周期。
本公开实施方式提供的方法灵活多变，工艺简单，显著降低工艺成本。
在一些实施方式中，该用于设计多波段吸收器的方法还包括：响应于多波段吸收器用于吸收沿行方向偏振的偏振光，设置微纳单元沿行方向的尺寸小于第一阵列周期，并设置微纳单元沿列方向的尺寸小于第二阵列周期。
如此设置，通过设计不同的阵列周期，波导模式与表面等离激元可以实现不同程度的耦合。
附图说明
图1为本公开实施方式提供的多波段吸收器的结构示意图；
图2为图1中A-A处的示意性剖视图；
图3为本公开实施方式提供的多波段吸收器的吸收率曲线图；
图4为光波长1286nm时多波段吸收器的YZ切面场分布图；
图5为光波长1700nm时多波段吸收器的XY切面场分布图；
图6为本公开实施方式提供的另一种多波段吸收器的吸收率曲线图；
图7为光波长1437nm时该多波段吸收器的YZ切面场分布图；
图8为光波长1866nm时该多波段吸收器的XY切面场分布图；
图9为光波长1751nm时该多波段吸收器的XY切面场分布图；
图10为光波长1791nm时该多波段吸收器的YZ切面场分布图；
图11为光波长1785nm时该多波段吸收器的YZ切面场分布图；
图12为本公开实施方式提供的三种多波段吸收器的吸收率曲线对比图；
图13为本公开实施方式提供的四种多波段吸收器的吸收率曲线对比图；
图14为本公开实施方式提供的用于设计多波段吸收器的示意性流程框图。
附图标记说明：1、反射层；2、衬底；3、波导层；4、微纳单元阵列；40、微纳单元；5、覆盖层；100、多波段吸收器。
具体实施方式
为使本公开实施方式的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本公开实施方式的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开实施方式。但是本公开实施方式能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本公开实施方式内涵的情况下做类似改进，因此本公开实施方式不受下面公开实施方式的具体实施例的限制。
在本公开实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施方式的限制。
在本公开实施方式中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。示例性地，第一方向也可被称作第二方向，第二方向也可被称作第一方向。在本公开实施方式的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本公开实施方式中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是柔性连接，也可以是沿至少一个方向的刚性连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者使直接相连同时存在中间媒介，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。术语“安装”、“设置”、“固定”等可以广义理解为连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施方式中的具体含义。
本文中所使用的，术语“层”、“区”指代包括具有一定厚度的区域的材料部分。层能够水平地、垂直地和/或沿着锥形表面延伸。层能够是均匀或不均匀连续结构的区域，其垂直于延伸方向的厚度可不大于连续结构的厚度。层能够包括多个层，可以是堆叠的多个层，也可以是离散地延伸的多个层。附图中各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性地，实际可能因制造公差或技术限制而有所偏差，并可根据实际需求而调整设计。
参阅图1，图1示出了本公开实施例中的多波段吸收器。本公开实施例提供的多波段吸收器100可包括复合堆叠结构，该复合堆叠结构可包括反射层1、衬底2、波导层3及微纳单元阵列4。
示例性地，反射层1、衬底2、波导层3及微纳单元阵列4依次堆叠，堆叠方向可大致平行于Z轴方向。在示例性实施方式中，复合堆叠结构由反射层1、衬底2、波导层3及微纳单元阵列4组成。
微纳单元阵列4包括多个微纳单元40。微纳单元阵列4具有行方向和列方向。例如行方向大致平行于X轴方向，列方向大致平行于Y轴方向。在另一些实施例中，行方向为平行于波导层3的第一方向，可平行于Y轴方向；列方向为平行于波导层3的第二方向，可平行于X轴方向。行方向和列方向相互交叉，例如相互垂直。
如图1所示，微纳单元阵列4中沿行方向布置的每行微纳单元40具有第一阵列周期Px，微纳单元阵列4中沿列方向布置的每列微纳单元40具有第二阵列周期Py。示例性地，可将多波段吸收器100在XY面内划分出以第一阵列周期Px和第二阵列周期Py为边长的网格，每个微纳单元40可位于该网格的中心。另一方面，沿行方向相邻的两个微纳单元40的形心之间距离Px1可以等于第一阵列周期Px；沿列方向相邻的两个微纳单元40的形心之间距离Py1可以等于第二阵列周期Px。
本公开实施例提供的多波段吸收器100可配置第一阵列周期Px小于第二阵列周期Py。
本公开实施例提供的多波段吸收器100在满足相位匹配条件下，可以由微纳单元阵列4将光导入波导层3内产生波导模式。波导模式的位置由光波导结构介质、波导层3厚度控制；局域表面等离激元共振可以通过调整微纳单元阵列4中微纳单元40的形状、大小和几何构型来控制。
示例性地，反射层1和微纳单元阵列4可构成法布里-珀罗谐振腔（F-P腔），F-P腔共振可通过金属层最小化反射率并消除透射率，以获得高吸收率。
本公开提供的多波段吸收器中微纳单元阵列实现不同功能的复用，本公开基于局域表面等离激元共振和波导模式的强耦合条件，可以实现窄带单波段到多波段的可调谐吸收器。本公开还可结合F-P腔共振消除透射的特性，保证高吸收率。
本公开提供的多波段吸收器对推动下一代可见光和红外波段高吸收特性的超材料完美吸收器发展有积极的作用，在生物传感测量、太阳能电池方面具有较大的市场前景和产业化前景。
结合图2所示，图2示出了图1中A-A处的示意性剖视结构，在一些实施例中，多波段吸收器100还包括覆盖微纳单元阵列4和波导层3的覆盖层5。相邻的微纳单元40之间可有间隔，继而暴露出波导层3的一部分。覆盖层5可覆盖前述复合堆叠结构，例如可填充微纳单元阵列4的空隙并可贴合波导层3。覆盖层5可以为空气覆盖层，其折射率小于波导层3的折射率。
微纳单元40的形状可为柱形结构，该柱形结构在XY面内的截面可具有经过设计的样式。可选地，微纳单元40的形状包括十字交叉结构、V型结构、圆盘、方柱或U型结构。如图1所示，本实施例中微纳单元40的形状可为U型结构。该U型结构的两个腿部可沿X轴方向位于腰部两侧。该微纳单元阵列4中全部U型结构的开口可朝向同一侧。
可选地，微纳单元40的形状为十字交叉结构，多波段吸收器100可用于吸收沿行方向偏振的偏振光及沿列方向偏振的偏振光。可选地，微纳单元40的形状为圆柱，用于吸收偏振光，该偏振光的偏振方向可与X/Y轴方向成任意夹角。
在示例性实施方式中，多波段吸收器100用于吸收沿行方向偏振的偏振光。微纳单元40沿行方向的尺寸小于第一阵列周期Px，微纳单元40沿列方向的尺寸小于第二阵列周期Py。示例性地，可认为多波段吸收器100在XY面内划分出以第一阵列周期Px和第二阵列周期Py为边长的网格，每个微纳单元40位于一个网格中。
示例性地，反射层1与微纳单元阵列4均为金属层，例如材料为金（Au）。反射层1与微纳单元阵列4被配置为：使反射层1与微纳单元阵列4形成法布里-珀罗谐振腔。可以调整微纳单元40的尺寸，以调整微纳单元阵列4相对波导层3的面积占比，还可以调整反射层1与微纳单元阵列4沿堆叠方向的距离。换言之，在保证波导层3的波导性能的同时，可配置衬底2的厚度。
反射层1和微纳单元阵列4构成F-P腔，反射层1用于阻挡透射，微纳单元阵列4用于阻抗匹配使反射率最小化。微纳单元40可激发LSPR并将入射波耦合到作为平面光波导结构的波导层3中，使多波段吸收器100的反射率最小化。另外，通过对微纳单元阵列4设计不同的阵列周期，波导模式与表面等离激元可以实现不同程度的耦合，并利用反射层1使透射率降到最低，进而多波段吸收器100实现可调谐的多波段完美吸收效果。
示例性地，为保证微纳单元阵列4相对波导层3作为耦合器并实现良好地耦合入射波的效果，可设定下述动量守恒条件：
（1）
其中，m和n分别为与衍射级相关的整数，为波导波矢，/>为入射波在XY平面的波矢分量，/>、/>均为倒格矢。入射波垂直入射时/>，继而公式（1）可简化为：
（2）
其中，为波导层3的有效折射率。
通过上述设计，可以引入局域表面等离激元共振模式和波导模式。进一步地，基于反射层1使透射率降到最低，透射率T、反射率R和吸收率A满足以下关系式：
A=1-T-R （3）。
基于公式（2），本公开实施方式提供的多波段吸收器100中，波导模式位置与阵列周期成正比，通过设计不同的阵列周期，波导模式位置发生变化，而局域表面等离激元共振由微纳单元40决定。阵列周期的不同对LSPR的位置产生很小的影响，LSPR的位置几乎不变。本公开实施方式通过设计不同的阵列周期，使波导模式与局域表面等离激元共振可以实现不同程度的耦合，并利用反射层1使透射率降到最低，进而实现可调谐的多波段完美吸收效果。
在示例性实施方式中，第一阵列周期Px在400nm至700nm的范围以内，第二阵列周期Py在900nm至1300nm的范围以内。示例性地，微纳单元40在行方向和列方向的尺寸都可以为200nm。示例性地，微纳单元40为U型结构，该U型结构的开口处尺寸为120nm×120nm。
示例性地，沿堆叠方向，微纳单元40的尺寸为30nm，波导层3的尺寸为650nm，衬底2的尺寸为2μm，反射层1的尺寸为450nm。本公开实施方式中，各功能层的厚度也可设置其他数值。阵列周期可根据需求而设计。
可选地，微纳单元40的材料为金，反射层1的材料为金，波导层3的折射率为1.6，衬底2的材料为二氧化硅。
结合图3所示，图3示出了第一阵列周期Px为400nm、第二阵列周期Py为900nm的多波段吸收器100的吸收率曲线，具体体现了吸收率随波长的变化规律。在波长1200nm至2000nm的范围内，波导模式和LSPR位于不同波长位置，耦合强度非常小。该多波段吸收器100在1286nm附近存在高吸收效果，从图4所示的YZ切面的场分布图可以判断，此处为波导模式。该多波段吸收器100在1700nm附近LSPR处实现宽带吸收效果，大致在1602nm至1849nm的波长范围内吸收率大于60%，从图5所示的XY切面的场分布图也可判断此处为微纳结构激发的LSPR，电场大部分局域在微纳结构底部位置。此外对1810nm波长的光具有大于90%的吸收率。
结合图6所示，图6示出了第一阵列周期Px为400nm、第二阵列周期Py为1300nm的多波段吸收器100的吸收率曲线。由于波导模式和LSPR的耦合作用，在波长1800nm附近实现双吸收峰，参考图8至图11，根据吸收峰值附近多个波长的XY切面、YZ切面场分布图，进一步验证了波导模式和LSPR的耦合作用。多波段吸收器100在波长1437nm附近也实现高吸收峰，从图7所示的YZ切面的场分布图可以判断，此处为高阶波导模式。
结合图12所示，图12包括图3和图6所体现的曲线、以及第一阵列周期Px为400nm、第二阵列周期Py为1100nm的多波段吸收器100的吸收率曲线。参考图12，通过改变阵列周期大小，控制波导模式和等离激元共振模式的耦合，当第二阵列周期Py从900nm变化为1300nm时，局域表面等离激元共振附近处的吸收谱从宽带吸收调谐为窄带双波长高吸收效果。
示例性地，微纳单元40被配置为实现局域表面等离激元共振，多波段吸收器100对波长在1200nm至2000nm的光具有第一吸收峰和第二吸收峰，第一吸收峰对应的波长小于第二吸收峰对应的波长，且第一吸收峰的带宽小于第二吸收峰的带宽；多波段吸收器100对1838nm波长的光具有第二吸收峰并具有大于50%的吸收率。
示例性地，多波段吸收器100对1420nm波长的光具有大于70%的吸收率，多波段吸收器100对1536nm波长的光具有大于71%的吸收率，多波段吸收器100对1760nm-1910nm波段的光具有大于60%的吸收率，对波长1905nm的光具有大于90%的吸收率。在示例性实施方式中，多波段吸收器100的第一阵列周期Px可为400nm，第二阵列周期Py可为1100nm。该多波段吸收器100在1420nm波长处可具有第一吸收峰，在1905nm波长处可具有第二吸收峰。
图13示出了第二阵列周期Py相同、第一阵列周期Px不同的四个多波段吸收器100的吸收率曲线。发明人研究了第一阵列周期Px的变化对窄带双波长吸收效果的影响。如图13所示，随着X轴方向的第一阵列周期Px的增大，前两个窄带高吸收峰位置不随周期的改变而改变，第三个窄带高吸收峰位置发生轻微移动，且三个窄带均保持高吸收状态，这表明第一阵列周期Px对吸收峰的影响非常小，从而表明该多波段吸收器100有较好的工艺容差，制造时可降低对工艺精度的要求。
示例性地，微纳单元被配置为实现局域表面等离激元共振。多波段吸收器100对1437nm波长的光具有大于88%的吸收率，多波段吸收器100对1740nm波长的光具有大于95%的吸收率，多波段吸收器100对1860nm波长的光具有大于97%的吸收率。
参考图14，本公开实施方式还提供一种用于设计多波段吸收器的方法。示例性地，用于设计多波段吸收器的方法1000可包括步骤S101和步骤S102。
步骤S101，设置依次堆叠的反射层、衬底、波导层及微纳单元阵列。微纳单元阵列包括多个微纳单元，微纳单元阵列具有行方向和列方向，行方向和列方向相互交叉且分别平行于波导层。示例性地，在衬底的一侧设置反射层，在衬底的另一侧设置波导层及微纳单元阵列。
步骤S102，响应于多波段吸收器用于吸收光，设置微纳单元阵列的第一阵列周期小于第二阵列周期。微纳单元阵列中沿行方向布置的每行微纳单元具有第一阵列周期，微纳单元阵列中沿列方向布置的每列微纳单元具有第二阵列周期。
本公开实施方式提供的方法用于设计多波段吸收器，可设置依次堆叠的功能层，使得微纳单元阵列既提供局域表面等离激元共振，又作为耦合器将光耦合入波导；并且通过配置微纳单元阵列的阵列周期，使得局域表面等离激元共振和波导模式可实现耦合。
在示例性地实施方式中，用于设计多波段吸收器的方法1000还包括：步骤S103，响应于多波段吸收器用于吸收沿行方向偏振的偏振光，设置微纳单元沿行方向的尺寸小于第一阵列周期，并设置微纳单元沿列方向的尺寸小于第二阵列周期。
通过设计第一阵列周期和第二阵列周期不同，有助于保证波导模式的实现，可用于吸收偏振光。通过限制微纳单元的尺寸、布局、位置，能够进一步确保耦合效果，又保障工艺可行性。
以上公开的各实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上公开的实施例中，除非另有明确的规定和限定，否则不限制各步骤的执行顺序，例如可以并行执行，也可以不同次序地先后执行。各步骤的子步骤还可以交错地执行。可以使用上述各种形式的流程，还可重新排序、增加或删除步骤，只要能够实现本公开实施方式提供的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
以上公开的实施例仅表达了本发明创造的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明创造的专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明创造要求的专利保护范围。因此，本发明创造的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.多波段吸收器，用于吸收光，其特征在于，包括依次堆叠的反射层、衬底、波导层及微纳单元阵列，所述衬底的材料为二氧化硅，所述反射层与所述微纳单元阵列形成法布里-珀罗谐振腔；
所述微纳单元阵列包括多个微纳单元，所述微纳单元阵列具有行方向和列方向，所述行方向和所述列方向相互交叉且分别平行于所述波导层，所述微纳单元被配置为实现局域表面等离激元共振；
所述微纳单元阵列中沿所述行方向布置的每行所述微纳单元具有第一阵列周期，所述微纳单元阵列中沿所述列方向布置的每列所述微纳单元具有第二阵列周期，所述第一阵列周期小于所述第二阵列周期。
2.根据权利要求1所述的多波段吸收器，其中，所述多波段吸收器用于吸收沿所述行方向偏振的偏振光；
所述微纳单元沿所述行方向的尺寸小于所述第一阵列周期，所述微纳单元沿所述列方向的尺寸小于所述第二阵列周期。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的多波段吸收器，其中，所述第一阵列周期在400nm至700nm的范围以内，所述第二阵列周期在900nm至1300nm的范围以内。
4.根据权利要求3所述的多波段吸收器，其中，所述多波段吸收器对波长在1200nm至2000nm的光具有第一吸收峰和第二吸收峰，所述第一吸收峰对应的波长小于所述第二吸收峰对应的波长，且所述第一吸收峰的带宽小于所述第二吸收峰的带宽；所述多波段吸收器的第二吸收峰涵盖1838nm波长的光，并对1838nm波长的光具有大于50%的吸收率。
5.根据权利要求3所述的多波段吸收器，其中，所述多波段吸收器对1286nm波长的光具有大于80%的吸收率，对1610nm-1840nm波段的光具有大于70%的吸收率，并对1810nm波长的光具有大于90%的吸收率。
6.根据权利要求3所述的多波段吸收器，其中，所述多波段吸收器对1420nm波长的光具有大于70%的吸收率，所述多波段吸收器对1536nm波长的光具有大于71%的吸收率，所述多波段吸收器对1760nm-1910nm波段的光具有大于60%的吸收率，对波长1905nm的光具有大于90%的吸收率。
7.根据权利要求3所述的多波段吸收器，其中，所述多波段吸收器对1437nm波长的光具有大于88%的吸收率，所述多波段吸收器对1740nm波长的光具有大于95%的吸收率，所述多波段吸收器对1860nm波长的光具有大于97%的吸收率。
8.根据权利要求1所述的多波段吸收器，其中，所述反射层与所述微纳单元阵列均为金属层。
9.根据权利要求8所述的多波段吸收器，其中，沿堆叠方向，所述微纳单元的尺寸为30nm，所述波导层的尺寸为650nm，所述衬底的尺寸为2μm，所述反射层的尺寸为450nm；
所述微纳单元的材料包括金，所述反射层的材料包括金，所述波导层的折射率为1.6；
所述微纳单元的形状包括十字交叉结构、V型结构、圆盘、方柱或U型结构；
所述多波段吸收器还包括覆盖所述微纳单元阵列和所述波导层的覆盖层。
10. 用于设计多波段吸收器的方法，其特征在于，包括：
设置依次堆叠的反射层、衬底、波导层及微纳单元阵列，其中，所述衬底的材料为二氧化硅，所述反射层与所述微纳单元阵列形成法布里-珀罗谐振腔，所述微纳单元阵列包括多个微纳单元，所述微纳单元被配置为实现局域表面等离激元共振，所述微纳单元阵列具有行方向和列方向，所述行方向和所述列方向相互交叉且分别平行于所述波导层；及
响应于所述多波段吸收器用于吸收光，设置所述微纳单元阵列的第一阵列周期小于第二阵列周期，其中，所述微纳单元阵列中沿所述行方向布置的每行所述微纳单元具有所述第一阵列周期，所述微纳单元阵列中沿所述列方向布置的每列所述微纳单元具有所述第二阵列周期。
11.根据权利要求10所述的用于设计多波段吸收器的方法，其中，还包括：
响应于所述多波段吸收器用于吸收沿所述行方向偏振的偏振光，设置所述微纳单元沿所述行方向的尺寸小于所述第一阵列周期，并设置所述微纳单元沿所述列方向的尺寸小于所述第二阵列周期。
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