[发明专利]亚波长尺寸宽谱非互易发射/吸收器件构造方法及系统

权利要求书

1.一种亚波长尺寸宽谱非互易发射/吸收器件构造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：选择多层磁性介电常数近零材料作为吸收层，选择相应波段的高反射材料作为基底层；

步骤2：设计多层磁性介电常数近零材料，使多层磁性介电常数近零材料的波长位置从底层到顶层梯度渐变，每层的厚度为t_i，其中i表示第i层；

步骤3：在TM偏振下(E_x，H_y，k_z)，外加磁场B，外加磁场B沿z方向，其中，E_x表示入射电磁波的电场沿坐标轴的x方向，H_y表示入射磁场沿y方向，k_z表示入射方向沿z方向；

步骤4：调节外加磁场B大小，使外加磁场B能够激发出宽谱的非对称的Berreman模态，使得在宽谱段和宽角度范围内，所设计结构的发射率e(θ)不等于吸收比α(θ)，其中θ为入射角度；

步骤5：调节磁性介电常数近零材料层的厚度t_i和波长位置，对非互易发射/吸收谱波段位置和|e(θ)-α(θ)|的大小进行调控，使其满足不同工作条件下的宽谱非互易发射/吸收器件的设计；

所述步骤2具体包括如下步骤：

步骤2.1：多层磁性介电常数近零材料的波长满足从底层到顶层逐层红移，上层磁性介电常数近零材料的磁性薄膜的波长大于下层磁性介电常数近零材料的磁性薄膜的波长，几何结构为亚波长厚度的薄板结构；

步骤2.2：根据实际器件的目标工作波段设计不同层磁性介电常数近零材料的波长的位置和层数，使得在目标波段磁性介电常数近零材料的介电常数对角元|ε_xx|＜1。

2.根据权利要求1所述的亚波长尺寸宽谱非互易发射/吸收器件构造方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下步骤：

步骤1.1：使吸收层的磁性介电常数近零材料在工作波段的介电常数ε_xx的实部趋近于0，几何结构为亚波长厚度的薄板结构；

步骤1.2：使得高反射材料基底层满足在相应工作波段透射率为0。

3.根据权利要求2所述的亚波长尺寸宽谱非互易发射/吸收器件构造方法，其特征在于，所述步骤1.1中，使t_i＜＜λ_ENZ，λ_ENZ为磁性介电常数近零材料层的波长。

4.根据权利要求1所述的亚波长尺寸宽谱非互易发射/吸收器件构造方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤3.1：使得外加磁场B存在时，B≠0，磁性介电常数近零材料的介电张量形式为ε_i＝[ε_xx，jε_xy，0；-jε_xy，ε_yy，0；0，0，ε_zz]，其中ε_xx，ε_yy，ε_zz为对角元上的介电常数大小，i为虚数单位，ε_xy为非对角元上的介电常数大小；

步骤3.2：通过采用具有不同掺杂载流子浓度的III-V半导体材料满足磁性介电常数近零材料的波长位置，使载流子浓度从底层到顶层逐层梯度递减实现梯度渐变。

5.根据权利要求4所述的亚波长尺寸宽谱非互易发射/吸收器件构造方法，其特征在于，所述步骤3.1中，所述外加磁场B为外加直流磁场。

6.根据权利要求4所述的亚波长尺寸宽谱非互易发射/吸收器件构造方法，其特征在于，所述步骤3.2中，无外加磁场时，ε_xy＝0；外加磁场存在时，ε_xy＞0。

7.根据权利要求4所述的亚波长尺寸宽谱非互易发射/吸收器件构造方法，其特征在于，所述步骤3.2中，所述III-V半导体材料为InAs材料或InP材料。