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专利号: 2018112365387
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种实现石墨烯在可见光波段吸波装置,其特征在于,包括多刻槽结构,所述的多刻槽结构为周期性微结构,周期性微结结构的原胞由两个或两个以上宽度相同、深度不同的窄金属刻槽构成,原胞是指结构的基本单元;刻槽内及其上方填充介质覆盖层,石墨烯位于介质覆盖层上方。

2.根据权利要求1所述的吸波装置,其特征在于,针对TM偏振光,由于金属刻槽的腔共振效应,不同深度的金属刻槽对应不同的石墨烯光吸收波长,多个不同深度金属刻槽的组合可以实现石墨烯的宽带光吸收。

3.根据权利要求1-2任一所述的吸波装置,其特征在于,所述的金属刻槽的宽度为w,刻槽深度为d1、d2、d3……,刻槽宽度w和刻槽深度为d符合式(1)其中,λ是石墨烯光吸收波长,l为整数,di为刻槽深度;neff为刻槽的有效折射率,具体的是等效为金属-介质-金属波导的模式折射率,其大小与金属和介质覆盖层的介电常数有关。

4.根据权利要求3所述的吸波装置,其特征在于,所述的介质材料覆盖层的材料是甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸甲酯在可见光波段的折射率为1.49。

5.根据权利要求4所述的吸波装置,其特征在于,所述的多刻槽结构还包括基底;所述的基底是具有光滑表面的光学基片,作为支撑微结构,能够支撑周期性微结构。

6.根据权利要求5所述的吸波装置,其特征在于,所述的基底为二氧化硅基片。

7.根据权利要求3-6任一所述的吸波装置,其特征在于,所述的原胞的周期Λ为300nm、石墨烯厚度t为5nm,刻槽宽度w为30nm,金属材料厚度D为100nm,刻槽深度d1为20nm,刻槽深度d2为35nm,刻槽深度d3为50nm,刻槽深度d4为80nm,刻槽深度d5为90nm,可以实现石墨烯在可见光波段的宽带吸收。

8.根据权利要求7所述的吸波装置,其特征在于,所述的吸波装置在470-800nm波段内石墨烯的光吸收效率高于60%。

9.一种实现石墨烯在可见光波段吸波装置,其特征在于,所述的吸波装置包括一个金属单刻槽,所述的单刻槽符合式(1);

其中,λ是石墨烯光吸收波长,l为整数,di为刻槽深度;neff为刻槽的有效折射率,具体的是等效为金属-介质-金属波导的模式折射率,其大小与金属和介质覆盖层的介电常数有关;

所述金属单刻槽为周期性微结构,周期性微结结构的原胞由一个窄金属刻槽构成,原胞是指结构的基本单元;刻槽内及其上方填充介质覆盖层,石墨烯位于介质覆盖层上方;

通过改变单刻槽结构中金属刻槽的深度,进而改变石墨烯光吸收通道的波长,实现对不同波长的选择性光吸收增强。

10.一种利用权利要求1-9任一所述的吸波装置实现石墨烯在可见光波段吸波的方法。