[实用新型]一种双波段可调谐吸收器

说明书

本实用新型揭示了一种双波段可调谐吸收器，该双波段可调谐吸收器包括金属‑介质‑金属波导、波导内的金属膜‑布拉格光栅Ⅰ‑布拉格光栅Ⅱ‑金属膜结构，金属‑介质‑金属波导的波导宽度为W，波导内填充有不同折射率的介质，布拉格光栅Ⅰ结构由单元A和单元B周期性排列构成，周期数为N₁，布拉格光栅Ⅱ结构由单元C和单元D周期性排列构成，周期数为N₂。通过在金属‑介质‑金属(MIM)波导中引入金属膜‑布拉格光栅Ⅰ‑布拉格光栅Ⅱ‑金属膜结构，从而激发出类光学Tamm态，形成明显的吸收峰。通过各种参数的调节，可以实现双波段可调谐的完美吸收。

技术领域

本实用新型涉及一种双波段可调谐吸收器，可用于纳米光子学技术领域。

背景技术

表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons，SPPs)是局域在金属表面的一种电磁波模式，是基于入射电磁辐射与金属表面传导电子或金属纳米级颗粒的相互作用，激发并耦合电荷密度起伏的电磁振荡，具有近场增强、表面受限、短波长等特性，由于其可以在亚波长尺度对电磁波进行约束和调制，故逐渐成为纳米光子学这一热门领域最有潜力的信息载体。基于SPPs的各种纳米光子器件被认为是最有希望实现纳米全光集成回路的基础。

由于SPPs产生时，分布在金属表面的自由电子发生集体震荡，会使大量的光子能量转化为自由电子的振荡能量，从而形成对光的强烈吸收，表面等离子体光吸收器就是一种能够对光频电磁波进行有效吸收的亚波长纳米光器件。相对于传统的光学吸收器而言，不需要使材料的介电常数呈渐变分布，且尺寸小、易于集成、参数易设计、结构易制备，在抗电磁干扰、危险物质检测、相干热辐射和隐身技术等领域有着重要的应用。适当的设计表面等离子体光吸收器的结构，可以控制吸收器的效率，并调节吸收峰的带宽和位置，近年来诸如表面等离子体光栅型吸收器、间隙等离子体与F-P共振混合吸收器、Tamm 等离子体完美吸收器等各种等离子体吸收器结构被提出。

2005年Vinogradov等人提出了另一种表面波——光学塔姆态(OTS)，与SPPs不同，OTS是由于Bragg反射而在界面上形成的、强度沿分界面向两边材料衰减的无损耗表面态。目前能够观测到光学Tamm态(OTS)的结构主要有两种：一维光子晶体异质结结构和金属-分布式布拉格反射镜(DBR)结构。这种新型的光学表面态是由电子表面态类比而来，相对于SPPs，OTS在激发机制和光学特性上具有诸多优势：OTS极化激元线宽极窄，比SPPs的线宽小接近一个数量级，具有更强的局域场增强效应；OTS形成于光子晶体界面上，损耗更小，为新型微纳光子器件的设计开辟了新途径。

据国内外研究发现，在金属-介质-金属(MIM)波导中引入布拉格光栅，可以使得表面等离激元的传播特性受到影响，具有光子禁带特性。进一步，通过在MIM波导内引入金属膜-布拉格光栅结构，也可以在MIM波导中形成类似于光学Tamm态的强局域现象，我们称之为类光学Tamm态。当布拉格光栅和金属膜交界面的光场，向两边的反射光束满足相干相长的相位匹配条件时，实现了光场的共振增强，从而在布拉格光栅禁带的中心频率附近可以得到一个极窄的吸收峰，实现窄带宽、高吸收率的吸收器。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种双波段可调谐吸收器，通过在金属-介质-金属(MIM)波导中引入金属膜-布拉格光栅I-布拉格光栅II- 金属膜结构，从而激发出类光学Tamm态，形成明显的吸收峰。通过各种参数的调节，可以实现双波段可调谐的完美吸收。