無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵及通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，包括多個(gè)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵包括沿X軸周期排列的周期單元，周期單元包括沿X軸排列的各不相同的若干個(gè)子結(jié)構(gòu)，同一一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的各個(gè)周期單元的結(jié)構(gòu)相同，各個(gè)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。本發(fā)明還公開了通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法，本發(fā)明將有序結(jié)構(gòu)和無(wú)序結(jié)構(gòu)融合在一起，在能繼承有序結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，獲得無(wú)序結(jié)構(gòu)在帶寬和角度等方面更強(qiáng)的操控能力，在光波長(zhǎng)為300~1000nm的大帶寬范圍內(nèi)陷光效果比其他無(wú)序結(jié)構(gòu)提高了近90%。
【專利說(shuō)明】
無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵及通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及光柵設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵，還涉及通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法。適用于光譜學(xué)、集成光電器件、通信、傳感、液晶面板、太陽(yáng)能電池和原子能等方面。
【背景技術(shù)】
[0002]表面光學(xué)結(jié)構(gòu)如光柵、光子晶體以及其它有序和無(wú)序的光學(xué)結(jié)構(gòu)等可以調(diào)節(jié)入射光和反射光的帶寬、偏振、角度和諧振等方面的性能，從而實(shí)現(xiàn)光耦合、光脈沖整形、光濾波、光柵反射器、光抗反射器、光吸收器和光諧振器等功能，在光譜學(xué)、集成光電器件、通信、傳感、液晶面板、太陽(yáng)能電池和原子能等方面具有廣泛應(yīng)用。
[0003]表面光學(xué)結(jié)構(gòu)從呈現(xiàn)的外在特征來(lái)看有三種類型:第一種是有序結(jié)構(gòu)周期性排列而成，如光柵和光子晶體等;第二種是隨機(jī)無(wú)序的表面結(jié)構(gòu);第三種是結(jié)合整體有序和局部無(wú)序的混合結(jié)構(gòu)，即無(wú)序子結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)周期光柵。有序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易，制作工藝也相對(duì)成熟，但是存在角度譜和帶寬有限等問(wèn)題。無(wú)序結(jié)構(gòu)可以改善角度譜和帶寬上的性能，但是無(wú)序結(jié)構(gòu)通常是在材料沉淀生長(zhǎng)和圖形刻蝕等制造過(guò)程中因工藝誤差較大隨機(jī)得到的，對(duì)于具體怎樣設(shè)計(jì)無(wú)序結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)什么樣的無(wú)序結(jié)構(gòu)還需進(jìn)一步研究，難于通過(guò)系統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)，造成其應(yīng)用受限。
[0004]所以我們提出了一種利用隨機(jī)函數(shù)二次，在有序長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)中引入紊亂的無(wú)序子結(jié)構(gòu)組合成混合表面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。該方法能繼承有序結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，獲得無(wú)序結(jié)構(gòu)在帶寬和角度等方面更強(qiáng)的操控能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵，還提供了通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法，本發(fā)明利用隨機(jī)函數(shù)和編碼的方法解決了如何系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0006]本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵，包括多個(gè)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵包括沿X軸周期排列的周期單元，周期單元包括沿X軸排列的各不相同的若干個(gè)子結(jié)構(gòu)，同一一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的各個(gè)周期單元的結(jié)構(gòu)相同，各個(gè)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵設(shè)置在光柵基質(zhì)上。
[0007]如上所述的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為Q種，Q大于等于I，Q種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0008]如上所述的光柵基質(zhì)為非晶硅基質(zhì)。
[0009]通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法，包括如下步驟: 步驟1、設(shè)計(jì)子結(jié)構(gòu)集合，子結(jié)構(gòu)集合內(nèi)的子結(jié)構(gòu)形狀各異，在子結(jié)構(gòu)集合中選取M個(gè)子結(jié)構(gòu)作為備選子結(jié)構(gòu)，M大于I ；
步驟2、設(shè)計(jì)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，即沿X軸方向的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，具體為:
步驟2.1、利用隨機(jī)函數(shù)在M個(gè)備選子結(jié)構(gòu)中選取N個(gè)子結(jié)構(gòu)，N大于等于I小于等于M，N個(gè)子結(jié)構(gòu)的編號(hào)分別標(biāo)記為O?N-1 ；
步驟2.2、利用隨機(jī)函數(shù)將N個(gè)子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的編號(hào)進(jìn)行隨機(jī)排序，得到隨機(jī)排序的子結(jié)構(gòu)編號(hào)順序，將N個(gè)子結(jié)構(gòu)按照子結(jié)構(gòu)編號(hào)順序進(jìn)行排列獲得周期單元；
步驟2.3、將步驟2.2獲得的周期單元沿一維方向，S卩X軸方向進(jìn)行周期排列，得到一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵；
步驟3、將一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸進(jìn)行排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0010]如上步驟2獲得的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為Q種，Q大于等于I，Q種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0011]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:
1、本發(fā)明利用隨機(jī)函數(shù)將有序結(jié)構(gòu)和無(wú)序結(jié)構(gòu)融合在一起，是一種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵的方法。
[0012]2、無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵能繼承有序結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，獲得無(wú)序結(jié)構(gòu)在帶寬和角度等方面更強(qiáng)的操控能力，在光波長(zhǎng)為300?100nm的大帶寬范圍內(nèi)陷光效果比【背景技術(shù)】中涉及的其他無(wú)序結(jié)構(gòu)提尚了近90%。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是實(shí)施例2中選取5個(gè)子結(jié)構(gòu)作為備選子結(jié)構(gòu)的示意圖，T為子結(jié)構(gòu)周期長(zhǎng)度；
圖2是實(shí)施例2中從5個(gè)備選子結(jié)構(gòu)中取4個(gè)子結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖3是實(shí)施例2中一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵的周期單元示意圖；
圖4是實(shí)施例2中的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是實(shí)施例3從備選子結(jié)構(gòu)中選取4個(gè)子結(jié)構(gòu)的不意圖，(a)選取的子結(jié)構(gòu)的第一種情況;(b)選取的子結(jié)構(gòu)的第二種情況;(C)選取的子結(jié)構(gòu)的第三種情況；
圖6是實(shí)施例3中的3種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的隨機(jī)排序的子結(jié)構(gòu)編號(hào)順序，(a)無(wú)序結(jié)構(gòu)1(第一種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵的周期單元)；(b)無(wú)序結(jié)構(gòu)2(第二種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵的周期單元)；(c)無(wú)序結(jié)構(gòu)3(第三種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵的周期單元)；
圖7是實(shí)施例3中獲得的二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0014]在圖中，數(shù)字均為編號(hào)，并不代表部件的數(shù)字標(biāo)記。另4T指的是四個(gè)子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
實(shí)施例1: 無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵，包括多個(gè)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵包括沿X軸周期排列的周期單元，周期單元包括沿X軸排列的各不相同的若干個(gè)子結(jié)構(gòu)，同一一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的各個(gè)周期單元的結(jié)構(gòu)相同，各個(gè)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵設(shè)置在光柵基質(zhì)上。
[0016]優(yōu)選的，所述的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為Q種，Q大于等于1，Q種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0017]優(yōu)選的，所述的光柵基質(zhì)為非晶硅基質(zhì)。
[0018]通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法，包括如下步驟:
步驟1、設(shè)計(jì)子結(jié)構(gòu)集合，子結(jié)構(gòu)集合內(nèi)的子結(jié)構(gòu)形狀各異，在子結(jié)構(gòu)集合中選取M個(gè)子結(jié)構(gòu)作為備選子結(jié)構(gòu)，M大于I ；
步驟2、設(shè)計(jì)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，即沿X軸方向的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，具體為:
步驟2.1、利用隨機(jī)函數(shù)在M個(gè)備選子結(jié)構(gòu)中選取N個(gè)子結(jié)構(gòu)，N大于等于I小于等于M，N個(gè)子結(jié)構(gòu)的編號(hào)分別標(biāo)記為O?N-1 ；
步驟2.2、利用隨機(jī)函數(shù)將N個(gè)子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的編號(hào)進(jìn)行隨機(jī)排序，得到隨機(jī)排序的子結(jié)構(gòu)編號(hào)順序，將N個(gè)子結(jié)構(gòu)按照子結(jié)構(gòu)編號(hào)順序進(jìn)行排列獲得周期單元；
步驟2.3、將步驟2.2獲得的周期單元沿一維方向，S卩X軸方向進(jìn)行周期排列，得到一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵；
步驟3、將一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸進(jìn)行排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0019]優(yōu)選的，步驟2獲得的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為Q種，Q大于等于I，Q種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0020]實(shí)施例2:
如圖1?4，在本實(shí)施例的無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵中，一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的子結(jié)構(gòu)順序?yàn)槿切巫咏Y(jié)構(gòu)、第一U形槽子結(jié)構(gòu)、方形槽子結(jié)構(gòu)、第二U形槽子結(jié)構(gòu)，第一 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝上、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝下。一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為一種，一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。其他與實(shí)施例I 一致。
[0021]在本實(shí)施例的通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法中，周期單元的各個(gè)子結(jié)構(gòu)選自備選子結(jié)構(gòu)，備選子結(jié)構(gòu)中子結(jié)構(gòu)的種類比周期單元中子結(jié)構(gòu)的種類多I個(gè)。備選子結(jié)構(gòu)包括方形子結(jié)構(gòu)、三角形子結(jié)構(gòu)、第一 U形槽子結(jié)構(gòu)、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)、第三U形槽子結(jié)構(gòu)。第一 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝上、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝下、第三U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝右。
[0022]在本實(shí)施例的通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法中，步驟3中的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為一種，步驟2中從備選子結(jié)構(gòu)中選取的子結(jié)構(gòu)進(jìn)行O?3編號(hào)。編號(hào)O?3對(duì)應(yīng)的子結(jié)構(gòu)的形狀依次為方形子結(jié)構(gòu)、三角形子結(jié)構(gòu)、第一U形槽子結(jié)構(gòu)、第二U形槽子結(jié)構(gòu)，第一 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝上、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝下。
[0023]一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的子結(jié)構(gòu)編號(hào)依次為1、2、0、3，子結(jié)構(gòu)的形狀依次為三角形子結(jié)構(gòu)、第一U形槽子結(jié)構(gòu)、方形子結(jié)構(gòu)、第二U形槽子結(jié)構(gòu)，單個(gè)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0024]其他與實(shí)施例1一致。
[0025]實(shí)施例3:
如圖5?7，在本實(shí)施例中的無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵中，一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為三種，三種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0026]第一種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的子結(jié)構(gòu)順序?yàn)榈诙形槽子結(jié)構(gòu)、三角形子結(jié)構(gòu)、第一 U形凹槽子結(jié)構(gòu)、方形子結(jié)構(gòu)。
[0027]第二種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的子結(jié)構(gòu)順序?yàn)槿切巫咏Y(jié)構(gòu)、第一 U形凹槽子結(jié)構(gòu)、方形子結(jié)構(gòu)、第三U形凹槽子結(jié)構(gòu)。
[0028]第三種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的子結(jié)構(gòu)順序?yàn)榈谝籙形凹槽子結(jié)構(gòu)、第二 U形凹槽子結(jié)構(gòu)、三角形子結(jié)構(gòu)、第三U形凹槽子結(jié)構(gòu)。
[0029]第一U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝上、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝下、第三U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝右。
[0030]其他與實(shí)施例1一致。
[0031]在本實(shí)施例的通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法中，周期單元的各個(gè)子結(jié)構(gòu)選自備選子結(jié)構(gòu)，備選子結(jié)構(gòu)中子結(jié)構(gòu)的種類比周期單元中子結(jié)構(gòu)的種類多I個(gè)。
[0032]一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為3種，3種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵依次沿Y軸排列構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
[0033]本實(shí)施例的通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法中，步驟I中的備選子結(jié)構(gòu)包括方形子結(jié)構(gòu)、三角形子結(jié)構(gòu)、第一 U形槽子結(jié)構(gòu)、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)、第三U形槽子結(jié)構(gòu)。第一 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝上、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝下、第三U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝右。
[0034]如圖5所示，在本實(shí)施例的通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法中，第一種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的子結(jié)構(gòu)從備選子結(jié)構(gòu)中選取，并進(jìn)行O?3編號(hào)。編號(hào)O?3對(duì)應(yīng)的子結(jié)構(gòu)的形狀依次為方形子結(jié)構(gòu)、三角形子結(jié)構(gòu)、第一 U形槽子結(jié)構(gòu)、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)，第一 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝上、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝下。
[0035]第二種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的子結(jié)構(gòu)從備選子結(jié)構(gòu)中選取，并進(jìn)行O?3編號(hào)。編號(hào)O?3對(duì)應(yīng)的子結(jié)構(gòu)的形狀依次為方形子結(jié)構(gòu)、三角形子結(jié)構(gòu)、第一U形槽子結(jié)構(gòu)、第三U形槽子結(jié)構(gòu)，第一U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝上，第三U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝右。
[0036]第三種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的子結(jié)構(gòu)從備選子結(jié)構(gòu)中選取，并進(jìn)行O?3編號(hào)。編號(hào)O?3對(duì)應(yīng)的子結(jié)構(gòu)的形狀依次為三角形子結(jié)構(gòu)、第一U形槽子結(jié)構(gòu)、第三U形槽子結(jié)構(gòu)、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)。第一 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝上、第二 U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝下、第三U形槽子結(jié)構(gòu)的槽口朝右。
[0037]圖6是本實(shí)施例的通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法中的3種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的周期單元的隨機(jī)排序的子結(jié)構(gòu)編號(hào)順序，(a)無(wú)序結(jié)構(gòu)1(第一種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵的周期單元，記第一周期單元，利用步驟2隨機(jī)排列后的子結(jié)構(gòu)編號(hào)為3、1、
2、0，對(duì)應(yīng)的子結(jié)構(gòu)形狀依次為第三U形槽子結(jié)構(gòu)、三角形子結(jié)構(gòu)、第一 U形凹槽子結(jié)構(gòu)、方形子結(jié)構(gòu))；(b)無(wú)序結(jié)構(gòu)2(第二種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵的周期單元，記第二周期單元，利用步驟2隨機(jī)排列后的子結(jié)構(gòu)編號(hào)為1、2、0、3，對(duì)應(yīng)的子結(jié)構(gòu)形狀為三角形子結(jié)構(gòu)、第一 U形凹槽子結(jié)構(gòu)、方形子結(jié)構(gòu)、第三U形凹槽子結(jié)構(gòu))；(c)無(wú)序結(jié)構(gòu)3(第三種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵的周期單元，記第三周期單元，利用步驟2隨機(jī)排列后的子結(jié)構(gòu)編號(hào)為1、3、0、2，對(duì)應(yīng)的子結(jié)構(gòu)形狀為第一 U形凹槽子結(jié)構(gòu)、第二 U形凹槽子結(jié)構(gòu)、三角形子結(jié)構(gòu)、第三U形凹槽子結(jié)構(gòu))；
如圖7所示，3種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸分布構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。其他與實(shí)施例1相同。
[0038]本實(shí)施例獲得的無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵，在帶寬和角度等方面更強(qiáng)的操控能力，在光波長(zhǎng)為300?100nm的大帶寬范圍內(nèi)陷光效果比【背景技術(shù)】中涉及到的現(xiàn)有無(wú)序結(jié)構(gòu)提高了近90% ο
[0039]綜上所述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:利用編碼和隨機(jī)函數(shù)，在有序長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)中引入紊亂的無(wú)序子結(jié)構(gòu)組合成混合表面結(jié)構(gòu)，該方法能繼承有序結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，獲得無(wú)序結(jié)構(gòu)在帶寬和角度等方面更強(qiáng)的操控能力，形成了一種新型的較為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)含無(wú)序子結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)周期光柵的方法。
[0040]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵，其特征在于，包括多個(gè)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵包括沿X軸周期排列的周期單元，周期單元包括沿X軸排列的各不相同的若干個(gè)子結(jié)構(gòu)，同一一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵中的各個(gè)周期單元的結(jié)構(gòu)相同，各個(gè)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵設(shè)置在光柵基質(zhì)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵，其特征在于，所述的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為Q種，Q大于等于I，Q種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。3.根據(jù)權(quán)利要求1?2所述的任意無(wú)序子結(jié)構(gòu)光柵，其特征在于，所述的光柵基質(zhì)為非晶娃基質(zhì)。4.通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1、設(shè)計(jì)子結(jié)構(gòu)集合，子結(jié)構(gòu)集合內(nèi)的子結(jié)構(gòu)形狀各異，在子結(jié)構(gòu)集合中選取M個(gè)子結(jié)構(gòu)作為備選子結(jié)構(gòu)，M大于I ； 步驟2、設(shè)計(jì)一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，即沿X軸方向的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵，具體為: 步驟2.1、利用隨機(jī)函數(shù)在M個(gè)備選子結(jié)構(gòu)中選取N個(gè)子結(jié)構(gòu)，N大于等于I小于等于M，N個(gè)子結(jié)構(gòu)的編號(hào)分別標(biāo)記為O?N-1 ； 步驟2.2、利用隨機(jī)函數(shù)將N個(gè)子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的編號(hào)進(jìn)行隨機(jī)排序，得到隨機(jī)排序的子結(jié)構(gòu)編號(hào)順序，將N個(gè)子結(jié)構(gòu)按照子結(jié)構(gòu)編號(hào)順序進(jìn)行排列獲得周期單元； 步驟2.3、將步驟2.2獲得的周期單元沿一維方向，S卩X軸方向進(jìn)行周期排列，得到一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵； 步驟3、將一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸進(jìn)行排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通過(guò)二次隨機(jī)函數(shù)設(shè)計(jì)光柵的方法，其特征在于，步驟2獲得的一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵為Q種，Q大于等于1，Q種一維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵沿Y軸排列構(gòu)成Y軸方向光柵周期單元，Y軸方向光柵周期單元沿Y軸周期排列獲得二維無(wú)序子結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期光柵。
【文檔編號(hào)】G02B27/00GK106066501SQ201610542029
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年7月12日
【發(fā)明人】侯金, 楊春勇, 洪衛(wèi)
【申請(qǐng)人】中南民族大學(xué)