[发明专利]多频带波长选择性结构

说明书

技术领域

本申请总体上涉及基于等离子体表面结构的波长选择性表面，更具体地涉及具有多个谐振的波长选择性表面。

背景技术

可以提供频率选择性表面以选择性地减少入射电磁辐射的反射。可以在签名管理应用中采用这样的表面以减少雷达回波。这些应用通常在电磁频谱的射频部分中使用。

在吉尔伯特的第6,538,596号美国专利中描述了在射频应用中使用布置在接地层上方的多个频率选择性表面。吉尔伯特依赖于提供虚拟连续四分之一波长效应的多个频率选择性表面。这样的四分之一波长效应导致结构表面上的场的消除。因此，虽然各个层可以以小于四分之一波长(例如，λ/12或λ/16)间距开，但吉尔伯特依赖于来自四个片中的三个的宏观(远场)谐振的叠加，使得所得到的结构厚度将在四分之一波长的数量级上。

在Puscasu等人的第7,956,793号美国专利中描述了使用导电表面元件来产生可调谐吸收结构/装置。Puscasu使用具有多个表面元件的单个传导层来产生与表面元件的尺寸相关的可调谐主谐振。效率较低的次谐振由多个表面元件的中心到中心间距来限定。Puscasu的谐振在电磁频谱的可见光和红外线部分产生。

发明内容

本发明人已经认识到并且理解到需要在电磁频谱的可见光部分和红外线部分中具有多个高吸收和/或反射谐振的波长选择性结构。

因此，一些实施方式涉及一种用于选择性地对电磁可见光或红外线辐射进行反射或吸收的结构。该结构包括具有多个层的波长选择性表面，多个层包括：形成多个表面元件的复合层；电隔离中间层，其中，复合层与电隔离中间层的第一表面接触；以及与电隔离中间层的第二表面接触的连续导电层。复合层包括至少一个金属层和至少一个电介质层。波长选择性表面具有至少一个谐振频带，以用于基于多个表面元件与连续导电层之间的谐振电磁耦合来选择性地对可见光或红外线辐射进行反射或吸收。

一些实施方式涉及选择性地对电磁辐射进行反射或吸收的方法。该方法包括提供包括多个层的波长选择性结构。多个层包括：具有多个表面元件的复合层；电隔离中间层，其中，复合层与电隔离中间层的第一表面接触；以及与电隔离中间层的第二表面接触的连续导电层。复合层包括至少一个金属层和至少一个电介质层。波长选择性结构具有至少一个谐振频带，以用于基于多个表面元件与连续导电层之间的谐振电磁耦合来选择性地对可见光或红外线辐射进行反射或吸收。该方法还包括接收波长选择性结构处的入射电磁辐射，对入射电磁辐射在至少一个谐振吸收频带内的第一部分进行吸收，并且对入射电磁辐射在至少一个谐振吸收频带外的第二部分进行反射。

附图说明

附图并不是按比例绘制的。在附图中，各个图中所示的每个相同或几乎相同的部件由相同的附图标记来表示。为了清楚起见，并非每个部件在每个图中都被标注。在附图中：

图1示出了具有矩形阵列表面元件的波长选择性结构的一个实施方式的俯视立体图；

图2示出了图1的波长选择性表面的俯视平面图；

图3示出了具有六角形阵列的正方形表面元件的根据本发明的原理的波长选择性结构的另一实施方式的俯视平面图；

图4示出了具有两个不同阵列的波长选择性结构的另一实施方式的俯视平面图；

图5示出了图4的结构的替选实施方式的俯视平面图；

图6示出了具有限定在复合层中的孔的波长选择性结构的替选实施方式的俯视立体图；

图7A示出了图1的波长选择性结构沿A-A所截取的截面正视图；

图7B示出了图6的波长选择性结构沿B-B所截取的截面正视图；

图7C示出了仅具有在表面元件下方的中间层的波长选择性结构的替选实施方式的截面正视图；

图7D示出了具有第二中间层的波长选择性结构的替选实施方式的截面正视图；

图7E示出了在单个表面功件(feature)内具有包括不同尺寸的金属层的复合层的波长选择性结构的替选实施方式的截面正视图；

图8A示出了具有覆盖复合层的上覆层的波长选择性结构的替选实施方式的截面正视图；

图8B示出了具有覆盖复合层的上覆层的波长选择性结构的替选实施方式的截面正视图；

图8C示出了具有部分填充复合层的表面功件之间的间隙的上覆层的波长选择性结构的替选实施方式的截面正视图；

图8D示出了具有覆盖复合层的共形上覆层的波长选择性结构的替选实施方式的截面正视图；