CN206654729U - 一种表面等离激元增强型红外辐射器结构 - Google Patents
一种表面等离激元增强型红外辐射器结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于光学领域和微纳系统领域，具体为一种表面等离激元增强型红外辐射器结构。一种表面等离激元增强型红外辐射器结构，包括ITO基片、在ITO基片上沉积的带有孔洞阵列结构的金属薄膜层、在孔洞中和金属薄膜层上沉积的电介质层以及在电介质层上制备的圆盘状金属阵列结构，底层的金属薄膜层、中层的电介质层和顶层的圆盘状金属阵列结构构成金属复合微纳结构。该结构简单，易于制作加工，其红外辐射光谱可以通过孔洞阵列结构的周期、形状、金属薄膜厚度、光的入射角度以及接触介质的介电性质等来调控。
Description
技术领域
本实用新型属于光学领域和微纳系统领域，具体为一种表面等离激元增强型红外辐射器结构。
背景技术
表面等离激元（Surface plasmon）是在金属表面区域的自由电子和光子相互作用的形成的一种电磁模。表面等离激元易于在金属和半导体中被激发，是一种传导电子的集体运动。这些激发能够通过新方式操作光频段内的电磁波，这些方式是传统电介质结构无法实现的。随着对表面等离激元纳米光子学领域研究的不断深入，其在电子学、光学、化学、生物传感等方面的应用越来越广。近十多年来，基于表面等离激元的研究取得了重大进展，表面等离激元在高效光学器件、等离子体红外光源、光电探测、光学成像、生物传感、光学数据存储等诸多领域得到了广泛应用。
基于表面等离激元的红外辐射器在军事、医疗、事故搜救、遥感测量等领域具有非常重要的应用，比如红外战斗标识能够有效地避免联合作战中友军误伤；在搜索和救援行动中，红外标识信号可以极大地提高救援和搜索的成功率，此外红外标识在路线标记、飞机降落指引、船舶引航、以及军事目标的识别与跟踪等红外无线通信应用方面也具有良好的应用前景。而传统的MEMS红外辐射器滤波特性差、辐射线宽宽、长距探测受限。
发明内容
本实用新型针对目前MEMS红外辐射器的滤波特性差、线宽宽、长距探测受限等缺陷问题，提供了一种表面等离激元增强型红外辐射器结构。
本实用新型是采用如下的技术方案实现的：一种表面等离激元增强型红外辐射器结构，包括ITO基片、在ITO基片上沉积的带有孔洞阵列结构的金属薄膜层、在孔洞中和金属薄膜层上沉积的电介质层以及在电介质层上制备的圆盘状金属阵列结构，底层的金属薄膜层、中层的电介质层和顶层的圆盘状金属阵列结构构成金属复合微纳结构。
该结构利用孔洞阵列结构的光学异常透射效应和圆盘状金属阵列结构天线局域表面等离激元共振级联耦合来增强MEMS红外辐射器的辐射。在该结构中通过调整金属圆盘阵列周期、形状、金属薄膜厚度、入射角度以及电介质等参数可以轻易实现MEMS红外辐射器工作波段的调整和辐射的增强。
基本工作原理是：借助周期性金属孔洞阵列光学异常透射(Extraordinaryoptical transmission, EOT)效应和圆盘状金属阵列结构天线效应来设计金属复合微纳结构表面等离激元MEMS红外辐射器。异常光透射现象的产生机制主要是：入射光通过金属薄膜孔洞时，产生的表面等离激元在金属孔洞阵列表面的局域共振增强其传输，从而使更多的能量能够穿过孔洞阵列结构而实现透射增强。同时通过金属孔洞的表面等离激元作为激发源激发孔洞阵列结构的表面等离激元共振，该圆盘结构作为发射天线将聚集的能量以辐射的形式发射出去。此外，电子的集体震荡产生的欧姆热也能够增强红外辐射。利用该金属复合微纳结构对辐射光谱的增强透射和滤波剪裁特性，可制成高发射性能、线宽可调谐的等离激元增强MEMS红外辐射器。因此，将基于表面等离激元增强红外辐射的金属复合微纳结构应用于增强红外辐射具有很好的创新性。
本实用新型创造性的提出了基于表面等离激元的“三明治”金属复合微纳结构红外辐射器，借助孔洞阵列结构光学异常透射效应和特定形貌微纳天线结构局域表面等离激元共振辐射增强效应级联耦合来设计基于表面等离激元的“三明治”型金属复合微纳结构MEMS红外辐射器。该结构简单，易于制作加工，其红外辐射光谱可以通过孔洞阵列结构的周期、形状、金属薄膜厚度、光的入射角度以及电介质的介电性质等来调控。
附图说明
图1为单个金属复合微纳结构剖视图。
图2为表面等离激元增强型红外辐射器示意图。
图中：1-圆盘状金属阵列结构，2-金属薄膜层，3-电介质层，4-ITO基片，5-金属孔洞，6-电介质，7-圆盘状金属。
具体实施方式
一种表面等离激元增强型红外辐射器结构，包括ITO基片4、在ITO基片4上沉积的带有孔洞阵列结构的金属薄膜层2、在孔洞中和金属薄膜层上沉积的电介质层3以及在电介质层上制备的圆盘状金属阵列结构1，孔洞阵列结构中的金属孔洞均为圆形通孔，底层的金属薄膜层2、中层的电介质层3和顶层的圆盘状金属阵列结构1构成金属复合微纳结构。
Claims (1)
1.一种表面等离激元增强型红外辐射器结构，其特征在于包括ITO基片（4）、在ITO基片（4）上沉积的带有孔洞阵列结构的金属薄膜层（2）、在孔洞中和金属薄膜层上沉积的电介质层（3）以及在电介质层上制备的圆盘状金属阵列结构（1），底层的金属薄膜层（2）、中层的电介质层（3）和顶层的圆盘状金属阵列结构（1）构成金属复合微纳结构。
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| CN201720126132.8U CN206654729U (zh) | 2017-02-13 | 2017-02-13 | 一种表面等离激元增强型红外辐射器结构 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108828714A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-11-16 | 江苏大学 | 一种强局域、低损耗的杂化表面等离子体波导 |
| CN112054069A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-08 | 东南大学 | 一种基于圆盘超表面结构窄带滤光的集成化光电探测器件 |
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2017
- 2017-02-13 CN CN201720126132.8U patent/CN206654729U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN108828714A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-11-16 | 江苏大学 | 一种强局域、低损耗的杂化表面等离子体波导 |
| CN112054069A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-08 | 东南大学 | 一种基于圆盘超表面结构窄带滤光的集成化光电探测器件 |
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