[发明专利]一种采用复合微结构实现超宽带光吸收增强的方法

权利要求书

1.一种实现超宽带光吸收的复合微结构，其特征在于，包括级联的周期性纳米柱阵列，所述纳米柱由金属圆柱和金属-介质多层膜圆柱级联而成；所述级联的纳米柱阵列的底部设有金属基底，所述复合微结构从上至下依次为金属圆柱、金属-介质多层膜圆柱、金属基底；所述金属圆柱的直径小于金属-介质多层膜圆柱的直径。

2.如权利要求1所述的复合微结构，其特征在于，所述金属圆柱和金属-介质多层膜圆柱之间还设置有介质缓冲层。

3.如权利要求2所述的复合微结构，其特征在于，所述金属-介质多层膜圆柱由交替的金属和电介质堆叠形成。

4.如权利要求3所述的复合微结构，其特征在于，所述复合微结构为亚波长结构，即级联结构的周期小于入射光波长。

5.如权利要求4所述的复合微结构，其特征在于，所述金属圆柱、金属-介质多层膜圆柱、金属基底中的金属材料为Ti，所述金属-介质多层膜圆柱、介质缓冲层中的介质材料为SiO₂，所述金属圆柱的高度和直径分别为h和D₁，介质缓冲层的厚度和直径为t_b和D₂，金属-介质多层膜圆柱中Ti和SiO₂的厚度分别为t_m和t_d，金属-介质多层膜圆柱的直径为D₂，Ti/SiO₂多层膜圆柱的膜对数为N，P是级联的纳米柱阵列沿x和y方向的周期，基底为200nm厚的Ti薄膜，复合微结构的结构参数为：P＝300nm，N＝5，h＝140nm，t_b＝30nm，t_m＝10nm，t_d＝33nm，D₁＝140nm，D₂＝276nm，SiO₂的折射率为1.47，Ti的折射率随着波长变化，Ti的折率的实部和虚部来自Palik数据库。

6.一种采用复合微结构实现超宽带光吸收增强的方法，其特征在于，所述复合微结构为权利要求1-5任一所述结构，所述方法包括：将复合微结构用于超宽带光吸收，以TM或TE偏振光入射，在光源入射时，通过金属圆柱激发的表面等离子体共振吸收短波长的光波，通过金属-介质多层膜圆柱之间的空腔产生的等离子体腔共振吸收长波长的光波，通过表面等离子体共振和等离子体腔共振的杂化模式吸收中间波长的光波，在可见光-近红外波段实现超宽带光吸收增强。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述复合微结构在380-2650nm波段光吸收效率高于90％。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的复合微结构以TM或TE偏振光入射，且吸收光谱对入射角从0-60°变化不敏感。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述复合微结构相对吸收带宽BW＝2(λ_U-λ_L)/(λ_U+λ_L)＝149.8％，λ_U和λ_L是吸收率高于90％的波长范围的上限和下限。