[发明专利]基于二氧化钒可调的强圆二色性手性超表面器件

权利要求书

1.一种基于二氧化钒可调的强圆二色性手性超表面器件。其特征是：它由多层结构组成，从下到上依次是：金基底(1)、二氧化硅介质层(2)、二氧化钒层(3)、二氧化硅介质层(4)、金裂环谐振器(5)、金三圆弧谐振器(6)组成，所述系统中顶层的金裂环谐振器和金三圆弧谐振器均为金材料；其中金裂环谐振器的厚度h4＝100nm，其外环半径R1＝4500nm，内环半径R2＝4300nm，开口宽度LI＝1100nm，相对于y轴正半轴的偏转角度θ1＝51°；金三圆弧谐振器是由开口宽度为L2＝2200nm的双开口金圆环以及一段独立圆环拼接而成的，其中双开口圆环的外环半径R3＝3600nm，内环半径R4＝3000nm，独立圆环则是外环半径R5与内环半径R6分别为8500nm与7900nm的圆环的一部分，金三圆弧谐振器整体的厚度h5＝13nm，相对于y轴正半轴的偏转角度θ2＝12°，此部分是形成强圆二色性的关键。

2.根据权利要求1所述的基于二氧化钒可调的强圆二色性手性超表面器件，其特征是：整体结构的周期P＝9150nm，从下而上依次为金基底，下层二氧化硅，二氧化钒层以及上层二氧化硅，其中金基底的厚度h1＝200nm，下层二氧化硅与上层二氧化硅的厚度均为h2＝2900nm，中间二氧化钒层厚度h3＝100nm；二氧化硅的介电常数为2.25，二氧化钒则是用Drude模型来定义。

3.根据权利要求1所述的基于二氧化钒可调的强圆二色性手性超表面器件，其特征是：顶层的金裂环谐振器与金三圆弧谐振器组成的结构会对入射的圆偏振光产生强烈反应，再加上中间二氧化硅介质层构成的损耗介质，使得入射的左旋圆偏振光耗散在介质中，被结构所吸收，然而右旋圆偏振光却几乎不受影响，会被反射出来，从而形成左右旋圆偏振光的巨大吸收差；当中间二氧化钒层的电导率为200S/m时，圆二色性达到最佳，最高可达0.91；通过改变二氧化钒层的温度，可以调节其电导率，当电导率达到200000S/m，该结构的圆二色性最低，只有0.3，形成了高低调节，实现了圆二色性“开”“关”的功能；该结构还可以改变周期的大小，在不改变波峰强度的前提下实现频率的蓝移或红移；该结构的镜像结构可以反转对左右旋圆偏振光的吸收，实现与原结构相反的圆二色性；并且该结构对入射角和极化角不敏感，可以满足复杂的现实环境的要求。