本發(fā)明涉及光學(xué)超材料，特別涉及一種截止吸收器。

背景技術(shù)：

1、超材料是一種人工合成的材料，其性能不是通過自然元素的組合，而是通過精心設(shè)計的微觀結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。超材料能夠在電磁波與物質(zhì)相互作用中展現(xiàn)出自然界中不存在的特性，因其獨特的電磁特性，其在許多領(lǐng)域都由潛在的應(yīng)用價值，包括無線通信、傳感器、磁共振成像、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、電磁波調(diào)控、電磁隱身等。在大多數(shù)應(yīng)用中，超材料的吸收損耗通常會降低性能；然而，對于人造光吸收器，吸收損失變得有用，并且可以通過調(diào)節(jié)超材料結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、形狀來設(shè)計超材料吸收器。完美吸收器是一種能夠吸收所有入射電磁波而不反射任何電磁波的理想化物理結(jié)構(gòu)。近年來，超表面納米結(jié)構(gòu)因其在超薄光學(xué)應(yīng)用中的光操縱能力和多功能性而受到廣泛關(guān)注。它們被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如光學(xué)濾波、光檢測和傳感、光信號處理等，基于納米結(jié)構(gòu)的寬帶完美吸收體也得到了廣泛的研究和發(fā)布。

2、在許多應(yīng)用中，需要在吸收帶和非吸收帶之間有明顯的吸收截止。截止吸收效率可表示為消光比er?=?10*log?(aa/an)?db，其中aa為吸收帶內(nèi)的最小吸收，an為非吸收帶內(nèi)的最大吸收；消光差ed?=?aa-an；截止斜率cs?=?(aa-an)/(λa-λn)，其中λa為吸收帶內(nèi)的最大波長/最小波長，λn為非吸收帶內(nèi)的最小波長/最大波長。理想情況下，er、ed和cs應(yīng)盡可能大。這些工作在寬帶吸收體領(lǐng)域取得了巨大進展，但沒有考慮截止效率，而截止效率在應(yīng)用中很重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種亞波長多層納米錐二維陣列截止吸收器，在納米尺度上實現(xiàn)對特定波長光的高效吸收。

2、本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種亞波長多層納米錐二維陣列截止吸收器，包括生長在二氧化硅襯底上的四棱柱，所述四棱柱包括三層結(jié)構(gòu)，底層為硫化鋅柱，中層為磷化銦柱，頂層為硫化鋅柱，所述四棱柱的頂部生長有四棱錐，所述四棱錐選用材料金，形成裝配體，多個裝配體組合形成交叉陣列。

3、進一步的，所述四棱柱的長寬與陣列周期p保持一致，四棱錐底面的長寬與四棱柱保持一致。

4、進一步的，所述底層的硫化鋅柱高度為h4，所述中層的磷化銦柱高度為h3，所述頂層的硫化鋅柱高度為h2，所述四棱錐的高度為h1；其中，p=230-270nm；h1=270-350nm；h2=90-170nm；h3=38-128nm；h4=62-142nm。

5、進一步的，其中，p=250nm；h1=310nm；h2=130nm；h3=78nm；h4=102nm。

6、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

7、本發(fā)明使得波長從紫外到中紅外（100nm-4000nm）段，在吸收帶100到560?nm的波段內(nèi)實現(xiàn)了0.993的平均吸收，在非吸收帶1120nm-4000nm波段內(nèi)平均吸收僅為0.02；其中er為9.6db，ed為0.877，cs為0.0016?nm-1；高頻段通信是在短波長的范圍內(nèi)具有高吸收，而在比截止波長更長的任何波長范圍內(nèi)，吸收率接近于零；本發(fā)明所提出的完美截止吸收體正好具備這種光譜選擇性，有助于提高通信系統(tǒng)中濾波器的性能，減少干擾和噪聲，其為提高高頻段通信質(zhì)量提供了一種有效的方法；在光學(xué)成像和檢測領(lǐng)域，需要精確控制光的波段以獲取更清晰和準確的圖像或檢測結(jié)果。該吸收器可以作為高性能的光學(xué)濾波器，有效過濾掉紫外到黃綠光波段的干擾光，增強成像和檢測的靈敏度和準確性。

技術(shù)特征：

1.一種亞波長多層納米錐二維陣列截止吸收器，其特征在于，包括生長在二氧化硅襯底上的四棱柱，所述四棱柱包括三層結(jié)構(gòu)，底層為硫化鋅柱，中層為磷化銦柱，頂層為硫化鋅柱，所述四棱柱的頂部生長有四棱錐，所述四棱錐選用材料金，形成裝配體，多個裝配體組合形成交叉陣列。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種亞波長多層納米錐二維陣列截止吸收器，其特征在于，所述四棱柱的長寬與陣列周期p保持一致，四棱錐底面的長寬與四棱柱保持一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種亞波長多層納米錐二維陣列截止吸收器，其特征在于，所述底層的硫化鋅柱高度為h4，所述中層的磷化銦柱高度為h3，所述頂層的硫化鋅柱高度為h2，所述四棱錐的高度為h1；其中，p=230-270nm；h1=270-350nm；h2=90-170nm；h3=38-128nm；h4=62-142nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種亞波長多層納米錐二維陣列截止吸收器，其特征在于，其中，p=250nm；h1=310nm；h2=130nm；h3=78nm；h4=102nm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一種亞波長多層納米錐二維陣列截止吸收器，其特征在于，包括生長在二氧化硅襯底上的四棱柱，所述四棱柱包括三層結(jié)構(gòu)，底層為硫化鋅柱，中層為磷化銦柱，頂層為硫化鋅柱，所述四棱柱的頂部生長有四棱錐，所述四棱錐選用材料金，形成裝配體，多個裝配體組合形成交叉陣列；本發(fā)明使得波長從紫外到中紅外（100nm?4000nm）段，在吸收帶100到560?nm的波段內(nèi)實現(xiàn)了0.993的平均吸收，在非吸收帶1120nm?4000nm波段內(nèi)平均吸收僅為0.02；其中ER為9.6dB，ED為0.877，CS為0.0016?nm<supgt;?1</supgt;；高頻段通信是在短波長的范圍內(nèi)具有高吸收，而在比截止波長更長的任何波長范圍內(nèi)，吸收率接近于零，可用于光學(xué)成像和檢測領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：樊莉,馬志博,錢沁宇,王欽華
受保護的技術(shù)使用者：揚州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10