[发明专利]一种亚波长光栅结构呈色元件及含有该元件的呈色产品

摘要

本发明提供了一种亚波长光栅结构呈色元件及含有该元件的呈色产品，该呈色元件由下至上依次包括四个结构功能层：金属‑介质光栅层2、透明介质层3、介质光栅层4和5。所述的功能层2由透明介质和等离子金属间隔排列构成，排列周期为0.05‑0.35μm且层深度为0.002‑0.045μm；所述的功能层4和5由高、低折射率透明介质间隔排列构成，排列周期为0.1‑0.4μm，深度为0.05‑0.2μm且两层总深度为0.15‑0.3μm。通过四个功能层的参数匹配，可实现对任意波长及波段TE、TM以及TE和TM模光的光谱滤波调控，呈现特殊的颜色、颜色变化和/或偏振特性，用于彩色装饰、光学防伪、彩色显示和成像等领域。

主权项

1.一种亚波长光栅结构呈色元件，该亚波长光栅结构呈色元件由下至上依次包括四个结构功能层：亚波长金属-介质光栅层(2)、透明介质层(3)、亚波长介质光栅层一(4)和亚波长介质光栅层二(5)；其特征在于：所述亚波长金属-介质光栅层(2)由透明介质n1和等离子金属沿x轴方向间隔排列构成，材料排列周期Λ为0.05-0.35μm且介质n1的宽度与周期Λ的比值f为0.35-0.85，亚波长金属-介质光栅层(2)的深度为0.002-0.045μm，亚波长金属-介质光栅层(2)相对亚波长介质光栅层二(5)的水平移位Δ小于等于亚波长介质光栅层一(4)、亚波长介质光栅层二(5)的材料排列周期Λ′即Δ≤Λ′；所述透明介质层(3)由透明介质n2构成，深度为0.001-10μm；所述的介质n1和介质n2的折射率为1.2-2.6；所述亚波长介质光栅层一(4)由低折射率透明介质n3、高折射率透明介质n′3沿x轴方向间隔排列构成，亚波长介质光栅层二(5)由高折射率透明介质n′4、低折射率透明介质n4沿x轴方向间隔排列构成，所述亚波长介质光栅层一(4)、亚波长介质光栅层二(5)的材料排列周期Λ′为0.1-0.4μm；所述介质n3宽度与周期Λ′比值f′为0.3-0.7，介质n′4宽度与周期Λ′比值f″为0.3-0.7，介质n′3与介质n3之间的折射率差、介质n′4与介质n4之间的折射率差均不小于0.35，亚波长介质光栅层一(4)相对亚波长介质光栅层二(5)的水平移位Δ′为Δ′≤f″Λ′/2，亚波长介质光栅层一(4)的深度d3、亚波长介质光栅层二(5)的深度d4均为0.05-0.2μm且d3+d4介于0.15-0.3μm间；所述介质n′4、介质n′3的折射率为1.8-2.6，介质n4、介质n3的折射率为1.2-2.0。