[发明专利]类螺旋金属手性超材料圆偏振器

摘要

本发明公开了一种类螺旋金属手性超材料圆偏振器，包括衬底、与基底牢固结合的透明介质间隔层和嵌埋在透明介质间隔层内的类螺旋金属手性微结构阵列；微结构阵列包括N个周期排列的微结构单元，1＜N≤10⁶；微结构单元包括m个上下堆叠同尺寸包含角度为θ的金属圆弧，围绕同一中心旋转排列，上层金属圆弧较下层金属圆弧旋转θ角度，10°≤θ≤180°，且满足360/θ+1≤m≤10，经金属圆柱连接上下层金属圆弧的末端组成类螺旋形；相比于传统圆偏振器，体积小、波段宽、消光比高，可实现微型圆偏振阵列制备，甚至可与线偏结构单片集成，为全Stokes矢量实时偏振成像探测提供核心偏振器件，适合于偏振成像探测、显示和激光等领域。

主权项

一种类螺旋金属手性超材料圆偏振器，其结构为：在衬底(1)正面由下到上依次为与基底牢固结合的透明介质间隔层(2)和嵌埋在透明介质间隔层内的类螺旋金属手性微结构阵列(3)；其特征在于：所述的衬底(1)的材料为熔融石英玻璃、K9玻璃、ZK6玻璃、BAK玻璃光学玻璃、宝石或者硅片、锗片；所述的透明介质间隔层(2)的材料为适用于真空镀膜或磁控溅射镀膜工艺生长的SiO₂或SiO或MgO或Al₂O₃或MgF₂或ZnS。所述的微结构阵列(3)包括N个呈周期性阵列排列的微结构单元，1＜N≤10⁶；微结构单元包括m个上下堆叠部分金属圆弧，每个金属圆弧的尺寸和包含角度θ相同，围绕同一中心旋转排列，上层金属圆弧较下层金属圆弧旋转θ角度，10°≤θ≤180°，且满足360/θ+1≤m≤10，经金属圆柱连接上下层金属圆弧的末端组成类螺旋形；所述的金属圆弧和圆柱的材料为具有表面等离子体共振特性的Au或Ag或Cu或Pt或Al，各个金属圆弧和圆柱的材料是同一种金属材料或不同种金属材料。金属手性微结构阵列(3)的单元尺寸特征为：x和y方向周期均为p＝n*(200～220)nm，两层之间间隔厚度d＝n*(45～55)nm，金属圆弧半径r＝n*(75～80)nm，宽度w＝n*(15～25)nm，外径r_o＝r+w/2nm，内径r_i＝r‑w/2nm，厚度t＝n*(30～40)nm，金属弧及金属柱与介质间隔层之间均镀有0～20nm的粘结层。其中，p＞2*r_o，n的取值范围为1≤n≤10。