本發(fā)明涉及可調諧吸收器領域，特別涉及一種波長可調諧吸收器及吸收帶寬的調節(jié)方法。

背景技術：

1、超表面的研究是光學前沿和技術熱點，超表面被視為光學領域新的革命性技術。超表面最初是由超材料演變而來。超材料是一類人工復合結構材料，通過改變其有效電磁參數(shù)可以表現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料不具備的特殊電磁現(xiàn)象。例如文獻一(kocer?h,butun?s,banarb,et?al.thermal?tuning?of?infrared?resonant?absorbers?based?on?hybrid?gold-vo2?nanostructures[j].applied?physics?letters,2015,106(16):161104).利用金-二氧化釩納米結構陣列設計了可調諧紅外吸收器。通過將吸收器加熱到二氧化釩的相變溫度(68℃)以上，利用金/二氧化釩納米線陣列和納米盤陣列分別可使吸收器的吸收強度從90％到20％和96％到32％。在文獻一所述器件中，由于光柵結構對偏振的高度敏感，所以在不同偏振入射的情況下，只出現(xiàn)了一種窄帶共振吸收峰。例如文獻二(li?x,tang?s,dingf,et?al.switchable?multifunctional?terahertz?metasurfaces?employing?vanadiumdioxide[j].scientific?reports,2019,9:5454.)設計出一種多層薄膜組成的動態(tài)可調諧寬帶吸收器。通過計算多層膜的傳輸矩陣，結合熱觸發(fā)二氧化釩的相變，使多層結構的有效阻抗與自由空間阻抗匹配，從而產生可切換的寬帶吸收。在阻抗匹配條件下，利用二氧化釩的絕緣態(tài)和金屬態(tài)，在5-9.3μm和3.9-8.2μm波長范圍內，平面多層吸收器具有可調諧吸收帶，最大調制深度可達88％。值得注意的是，在這種增加吸收帶寬的方式中，相鄰兩個單元的相互作用對整個器件的吸收效率也是有影響的，層數(shù)的增加意味著結構組成相對復雜，對制造的精度要求較高。

2、近年來，超表面由其獨特的吸收機制成為了主流的研究方向，但吸收帶寬一直是一個難以解決的問題，在滿足高吸收率的同時吸收帶寬往往不會很大。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種波長可調諧吸收器。本發(fā)明專利利用二氧化釩相變材料結合多層結構實現(xiàn)了在較高吸收率的同時也滿足了較大的吸收帶寬的可調諧控制。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：本發(fā)明的第一方面，提供一種波長可調諧吸收器及吸收帶寬的調節(jié)方法，包括陣列布置的若干諧振單元，所述諧振單元包括自上而下依次設置的頂層、中間層和襯底層；

3、所述頂層為呈中心對稱排布的為十字結構，包括十字交叉設置的橫臂和縱臂。

4、優(yōu)選的是，所述頂層的材料為vo2。

5、優(yōu)選的是，所述中間層的材料為sio2、si3n4、tio2、紅寶石中的一種。

6、優(yōu)選的是，所述襯底層的材料為金屬au、ag、fe、cu中的一種。

7、優(yōu)選的是，橫臂的長度為a、寬度為wa，縱臂的長度為b、寬度為wb；a和b均為1～2μm，wa和wb均為200～500nm。

8、優(yōu)選的是，所述頂層的厚度h為50～130nm。

9、優(yōu)選的是，所述中間層的厚度t1為0.2～1μm。

10、優(yōu)選的是，所述的襯底層的厚度t2為0.1～1μm。

11、優(yōu)選的是，相鄰諧振單元沿x方向和y方向的間距均為1～10μm，橫臂的長度方向與x方向平行、縱臂的長度方向與y方向平行。

12、本發(fā)明的第二方面，提供一種如上所述的波長可調諧吸收器的吸收帶寬的調節(jié)方法，該方法為：控制使所述頂層的溫度從30℃到100℃進行變化，以連續(xù)調節(jié)所述波長可調諧吸收器吸收帶寬。

13、本發(fā)明的有益效果是：

14、本發(fā)明提供了一種波長可調諧吸收器及吸收帶寬的調節(jié)方法，本發(fā)明提出的雙窄帶到寬波段的可調諧吸收器實現(xiàn)了在溫度從30℃到100℃變化時對吸收帶寬的連續(xù)可調，其結構簡單、吸收率高、調諧方便、穩(wěn)定性好，且無偏振依賴性，具有廣泛的應用前景。

技術特征：

1.一種波長可調諧吸收器，其特征在于，包括陣列布置的若干諧振單元，所述諧振單元包括自上而下依次設置的頂層、中間層和襯底層；

2.根據權利要求1所述的波長可調諧吸收器，其特征在于，所述頂層的材料為vo2。

3.根據權利要求1所述的波長可調諧吸收器，其特征在于，所述中間層的材料為sio2、si3n4、tio2、紅寶石中的一種。

4.根據權利要求1所述的波長可調諧吸收器，其特征在于，所述襯底層的材料為金屬au、ag、fe、cu中的一種。

5.根據權利要求2所述的波長可調諧吸收器，其特征在于，橫臂的長度為a、寬度為wa，縱臂的長度為b、寬度為wb；a和b均為1～2μm，wa和wb均為200～500nm。

6.根據權利要求2所述的波長可調諧吸收器，其特征在于，所述頂層的厚度h為50～130nm。

7.根據權利要求3所述的波長可調諧吸收器，其特征在于，所述中間層的厚度t1為0.2～1μm。

8.根據權利要求4所述的波長可調諧吸收器，其特征在于，所述的襯底層的厚度t2為0.1～1μm。

9.根據權利要求1所述的波長可調諧吸收器，其特征在于，相鄰諧振單元沿x方向和y方向的間距均為1～10μm，橫臂的長度方向與x方向平行、縱臂的長度方向與y方向平行。

10.一種如權利要求1-9中任意一項所述的波長可調諧吸收器的吸收帶寬的調節(jié)方法，其特征在于，該方法為：控制使所述頂層的溫度從30℃到100℃進行變化，以連續(xù)調節(jié)所述波長可調諧吸收器吸收帶寬。

技術總結
本發(fā)明公開了一種波長可調諧吸收器及吸收帶寬的調節(jié)方法，該波長可調諧吸收器，包括陣列布置的若干諧振單元，所述諧振單元包括自上而下依次設置的頂層、中間層和襯底層；所述頂層為呈中心對稱排布的為十字結構，包括十字交叉設置的橫臂和縱臂。本發(fā)明提出的雙窄帶到寬波段的可調諧吸收器實現(xiàn)了在溫度從30℃到100℃變化時對吸收帶寬的連續(xù)可調，其結構簡單、吸收率高、調諧方便、穩(wěn)定性好，且無偏振依賴性，具有廣泛的應用前景。

技術研發(fā)人員：金闖,張煜然,朱曉龍,蔣曉明
受保護的技術使用者：江蘇斯迪克新材料科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/8