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专利号: 201910585107X
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:

1.一种可见光‑近红外波段实现超宽带光吸收的方法,其特征在于:在金属‑介质周期膜堆上方承载金属微结构阵列,通过结合金属‑介质周期膜堆提供的宽波段近场反射以及金属微结构阵列的表面等离子体共振效应,生产出一种金属/介质复合微结构,在可见光‑近红外波段实现超宽带的光吸收;

所述金属‑介质周期膜堆和金属微结构阵列之间还设置有介质缓冲层;所述金属微结构阵列的周期小于入射光波长;

所述金属/介质复合微结构用于超宽带光吸收,所选用的金属微结构为纳米柱阵列,选取的设计波段为可见光‑近红外波段,为380nm‑3000nm;采用金属材料铬、介质材料二氧化硅进行设计,其结构参数为:P=300 nm, d=165 nm,h=100 nm,h1=28 nm  , tm=6 nm, td=85 nm,nSiO2=1.47,Cr的折射率随着波长变化,所采用的结构为亚波长结构,即微结构的周期P小于入射光波长λ,在TM或者TE偏振光垂直入射条件下,实现可见光‑近红外波段的超宽带光吸收,在波长范围为380 nm‑2200 nm的范围内,光吸收率高于90%的带宽Δλ=1820 nm,相对的高吸收带宽Δλ/λc=141%,其中λc为光吸收率高于90%吸收带对应的中心波长;

其中,P为纳米柱阵列的周期,d为纳米柱的直径,h为纳米柱的高度,h1为SiO2缓冲层的厚度,tm为金属Cr膜层厚度,td为SiO2介质膜层厚度,nSiO2为SiO2折射率。

2.如权利要求1所述的可见光‑近红外波段实现超宽带光吸收的方法,其特征在于:所述金属微结构阵列的外侧还设置有金属基底。

3.一种金属/介质复合微结构,其特征在于:包括依次层叠的金属微结构阵列、周期膜堆层和基底层;

所述金属微结构阵列与所述周期膜堆层之间还设置有介质缓冲层;所述金属微结构阵列的周期小于入射光波长;

所述金属/介质复合微结构用于超宽带光吸收,所选用的金属微结构为纳米柱阵列,选取的设计波段为可见光‑近红外波段,为380nm‑3000nm;采用金属材料铬、介质材料二氧化硅进行设计,其结构参数为:P=300 nm, d=165 nm,h=100 nm,h1=28 nm  , tm=6 nm, td=85 nm,nSiO2=1.47,Cr的折射率随着波长变化,所采用的结构为亚波长结构,即微结构的周期P小于入射光波长λ,在TM或者TE偏振光垂直入射条件下,实现可见光‑近红外波段的超宽带光吸收,在波长范围为380 nm‑2200 nm的范围内,光吸收率高于90%的带宽Δλ=1820 nm,相对的高吸收带宽Δλ/λc=141%,其中λc为光吸收率高于90%吸收带对应的中心波长;

其中,P为纳米柱阵列的周期,d为纳米柱的直径,h为纳米柱的高度,h1为SiO2缓冲层的厚度,tm为金属Cr膜层厚度,td为SiO2介质膜层厚度,nSiO2为SiO2折射率。

4.如权利要求3所述的金属/介质复合微结构,其特征在于:所述周期膜堆层采用金属‑介质周期膜堆,所述基底层采用金属基底。

5.如权利要求4所述的金属/介质复合微结构,其特征在于:所述金属‑介质周期膜堆由金属和电介质依次间隔堆叠形成。

6.如权利要求5所述的金属/介质复合微结构,其特征在于:所述金属/介质复合微结构采用标准的半导体光刻工艺制备。