[发明专利]一种宽带偏振旋转器

说明书

技术领域

本发明涉及微纳光学器件领域，具体是一种宽带偏振旋转器。

背景技术

    偏振是电磁波的一个重要特性，偏振特性广泛应用于通讯、导航以及成像等等。传统的偏振旋转器，如法拉第旋转器，偏振旋转效率低且体积较大，难以适用于微光学系统集成。金属微纳结构可在纳米尺度实现电磁波操控，如基于金属微纳结构的偏振旋转器，但是这种基于金属微纳结构的偏振旋转器运行带宽较窄，不适合宽带应用。

发明内容    本发明的目的是提供一种宽带偏振旋转器，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种宽带偏振旋转器，其特征在于：包括有二氧化硅基底，基底上镀有银膜层，银膜层上刻蚀有第一光栅，第一光栅上镀有第一二氧化硅膜层，第一二氧化硅膜层上镀有第二银膜层，第二银膜层上刻蚀有L形穿孔薄膜层，L形穿孔薄膜层上镀有第二二氧化硅膜层，第二二氧化硅膜层上镀有第三银膜层，第三银膜层上刻蚀有第二光栅。

所述的一种宽带偏振旋转器，其特征在于：第一光栅的位置挡住L穿孔薄膜层中与第一光栅平行的一臂，第二光栅的位置挡住L穿孔薄膜层中与第二光栅平行的一臂。

所述的一种宽带偏振旋转器，其特征在于：第一光栅和第二光栅在空间上呈正交，正交的两光栅与L穿孔薄膜层间隔小于入射光波长的十分之一。

X方向偏振光从基底入射，经过第一光栅(金属条与Y方向平行)后经第一二氧化硅膜层到达L形穿孔银薄膜，X方向偏振光穿过L形穿孔薄膜后一部分转换为Y方向偏振光，转换成Y方向的偏振光经过第二二氧化硅膜层将高效通过第二光栅（金属条与X方向平行），穿过L形穿孔薄膜的没有被转换成Y方向偏振光的X方向偏振光，照射到第二光栅将被高效反射并再次穿过L形穿孔薄膜，穿过L形薄膜后部分X方向偏振光转化为Y方向偏振光，该Y方向偏振光遇到第一光栅将被高效反射，经过L形穿孔薄膜后将经过第二光栅透射，最后使得经过第二光栅的透射光都是Y方向偏振光，而X方向透射光被抑制，至此该偏振旋转器实现了X方向偏振光高效转化为Y方向偏振光，结果如图2所示，透射的Y方向偏振光在1.6微米至3.0微米光谱范围内幅度大于0.6，而透射的X方向偏振光在1.5微米至3.5微米光谱范围内幅度低于0.03。

本发明的优点在于宽带范围内实现了偏振转换，而且透射光中入射偏振（本专利中的X方向偏振）在宽带范围内被抑制。

附图说明

图1为本发明结构示意图。本宽带偏振旋转器在XY平面内是周期结构，电磁波沿着z方向传播。

图1 (a)－一个周期单元结构XZ方向示意图；第一层高度z₁=100nm, 第二层高度z₂=40nm, 第三层高度z₃=100nm, 第四层高度z₁=40nm, 第五层高度z₅=100nm；

图1 (b)－一个周期单元第一光栅 XY方向示意图; X方向周期p=600nm， Y方向周期p=600nm，其它参数为a=50nm，b=350nm；

图1 (c)－一个周期单元第一二氧化硅膜层XY方向示意图;

图1 (d)－一个周期单元穿孔L形结构XY方向示意图， L形参数为c=100nm, d=400nm, e=400nm, f=100nm;

图1 (e)－一个周期单元第二二氧化硅膜层XY方向示意图;

图1 (f)－一个周期单元第二光栅XY方向示意图，g=350nm，h=50nm。

图2 本偏振旋转器获得的透射光谱；图中实线代表输出的Y方向偏振光，虚线代表输出的X方向偏振光。

具体实施方式

一种宽带偏振旋转器，包括有二氧化硅基底，基底上镀有第一银膜层，阴，银膜层上刻蚀有第一光栅，第一光栅上镀有第一二氧化硅膜层，第一二氧化硅膜层上镀有第二银膜层，第二银膜层上刻蚀有L形穿孔薄膜层，L形穿孔薄膜层上镀有第二二氧化硅膜层，第二二氧化硅膜层上镀有第三银膜层，第三银膜层上刻蚀有第二光栅。

第一光栅的位置挡住L穿孔薄膜层中与第一光栅平行的一臂，第二光栅的位置挡住L穿孔薄膜层中与第二光栅平行的一臂。

第一光栅和第二光栅在空间上呈正交，正交的两光栅与L穿孔薄膜层间隔小于入射光波长的十分之一。