双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件制造技术

本发明专利技术涉及一种双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，包括：基底和位于基底上的手性结构二维阵列；手性结构二维阵列包括多个手性结构单元；手性结构单元包括金属膜、开设在所述金属膜上的“C”型缝和“一”字缝。本发明专利技术实施例的双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，采用由多个双结构金属纳米薄膜手性结构单元组成的手性结构二维阵列，手性结构单元在单个“C”型缝的基础结构之上又添加一个“一”字缝，在“一”字缝附近产生出更多的磁偶极子，相比现有的具有单结构手性结构单元组成的手性结构二维阵列的手性光学器件，显著增强了圆二色性。

【技术实现步骤摘要】
双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件
本专利技术涉及光学领域，特别涉及一种双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件。
技术介绍
手性是指结构与其镜像不能重合的性质，手性结构普遍存在于大自然中，例如蛋白质、糖类化及DNA等生物大分子，手性在生物化学和生命进化中起着关键的作用，因此对手性分子的手性分析至关重要。目前分子手性分析最直接有效的技术是圆二色谱，该技术的原理是手性分子对左右圆偏振光的吸收不同。当单色左旋与右旋的圆偏振光照射某一种手性样品时，该手性样品对左右旋圆偏振光的吸收不同，这种手性分子在不同波长下吸收差值称为圆二色谱。手性根据其结构特点可以分为：内在手性和外在手性。内在手性即结构本身具有的手性，外在手性指结构与入射光一起构成的手性。在手性分子非对称性的研究中，当左旋圆偏振光和右旋圆偏振光入射时，手性材料会呈现出不同的有效折射率且传播速度也不同。当超材料有极强的手性时，甚至会呈现出负折射率，负折射率材料也被称为手性超材料。利用负折射率材料可以对物体进行隐身，实现突破衍射极限的亚波长分辨率成像等等。这对于物理学、工程学、光学和材料学等领域的研究有可能产生重大的影响。因此对于手性结构的研究成为了电磁学和光学领域最前沿的研究课题。现有技术对手性结构研究中，通过设计二维的金属薄膜手性结构已经可以实现对光束偏振特性的调制或者用来检测手性物质的圆二色谱，但是当被检测信号本身比较微弱时，得到的圆二色谱信号不明显，即检测效果不太好。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件。具体地，本专利技术一个实施例提出的一种双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，包括：基底和位于基底上的手性结构二维阵列；手性结构二维阵列包括多个手性结构单元；手性结构单元包括金属膜、开设在所述金属膜上的“C”型缝和“一”字缝。在本专利技术的一个实施例中，手性结构二维阵列为方形阵列，若干手性结构单元沿横向排列的数目和沿纵向排列的数目均至少为500个。在本专利技术的一个实施例中，手性结构二维阵列为圆形阵列，若干手性结构单元沿径向排列的数目至少为500个。在本专利技术的一个实施例中，“一”字缝位于“C”型缝的一侧，且水平放置。在本专利技术的一个实施例中，“一”字缝位于与“C”型缝的下端平齐的第一位置。在本专利技术的一个实施例中，“C”型缝的弧度为3π/4～5π/4，外圆半径为100nm～200nm，内圆半径为80nm～180nm，宽度为20nm～50nm。在本专利技术的一个实施例中，“C”型缝的方位角为-π/6～π/6。在本专利技术的一个实施例中，“一”字缝的长度为100nm～300nm，宽度为20nm～50nm。在本专利技术的一个实施例中，“C”型缝与“一”字缝的间距为20nm～50nm。在本专利技术的一个实施例中，金属膜的材料为金，厚度为20nm～100nm。基于此，本专利技术具备如下优点：本专利技术实施例的双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，采用由多个双结构金属纳米薄膜手性结构单元组成的手性结构二维阵列，在“一”字缝附近产生出更多的磁偶极子，相比现有的具有单结构手性结构单元组成的手性结构二维阵列的手性光学器件，显著增强了圆二色性。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的手性结构单元的结构示意图；图3为本专利技术另一实施例提供的手性结构单元的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的手性结构单元产生圆二色性的原理示意图；图5(a)和图5(b)为现有的手性结构单元与本专利技术实施例提供的手性结构单元的结构对比图；图6为现有的手性结构单元与本专利技术实施例提供的手性结构单元产生的圆二色谱的对比图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件的结构示意图。该光学器件包括：基底11和手性结构二维阵列12。基底11的材料采用对所用光波段具有高透过率的材料，如二氧化硅、石英等，厚度为200μm～500μm。手性结构二维阵列12包括多个均匀排列的手性结构单元13，手性结构二维阵列12中，手性结构单元13沿横向排列的第一周期为Px，沿纵向排列的第二周期为Py。手性结构二维阵列12的形状可以是圆形阵列、方形阵列或其他形状的阵列，具体根据制备工艺、所用材料及所应用的光学系统中光束的形状特征来确定。手性结构二维阵列12的大小具体根据入射光斑的大小来确定，若为方形阵列，则横向和纵向排列的手性结构单元13的数目均至少为500个，若为圆形阵列，则直径方向排列的手性结构单元13的数目均至少为500个。在本专利技术的一个实施例中，该双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件的基底11采用二氧化硅，厚度为200μm；手性结构二维阵列12为方形阵列，横向和纵向排列的手性结构单元13的数目均为1000个，沿横向排列的第一周期等于沿纵向排列的第二周期，为Px＝Py＝500nm。请参见图2，图2为本专利技术实施例提供的手性结构单元的结构示意图。该手性结构单元13包括：金属膜21、开设在所述金属膜上的“C”型缝22和“一”字缝23。“C”型缝22和“一”字缝23穿透金属膜上下表面，在金属膜上形成通孔。金属膜21的形状为方形，具有第一边长和第二边长，第一边长的长度大小等于手性结构二维阵列12的第一周期Px，第二边长的长度等于手性结构二维阵列12的第二周期Py，第一边长和第二边长的长度范围均为400nm～1000nm。金属膜的厚度为T，范围为20nm～100nm。金属膜21的材料采用良导体，如金、银、铜、铝等贵金属。“C”型缝22的形状为圆环的一部分，开口向上设置，具有的弧度为3π/4～5π/4，外圆半径为R，大小范围为100nm～200nm，内圆半径为r，大小范围为80nm～180nm，“C”型缝22的宽度为w，大小范围为20nm～50nm。用“C”型缝22的对称轴l与Y轴的夹角θ表示“C”型缝22的方位角，则方位角θ的范围为-π/6～π/6。“一”字缝23设置于“C”型缝22的一侧，水平放置。“一”字缝可设置于与“C”型缝的下端平齐的第一位置，或设置于与“C”型缝的上端平齐的第二位置，或设置于第一位置与第二位置之间的任一位置。“一”字缝23的长度l1为100nm～300nm，与“C”型缝22具有相同的宽度为w，大小范围为20nm～50nm。“C”型缝22和“一”字缝之间的间隔为d，范围为20nm～50nm。在本专利技术的一个实施例中，金属膜21采用金材料，第一边长和第二边长相等，为Px＝Py＝500nm；金属膜的厚度为T＝30nm；“C”型缝22的弧度为π，外圆半径为R＝140nm，内圆半径为r＝100nm，宽度为w＝40nm，方位角为θ＝0°；“一”字缝设置于“C”型缝右侧的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，其特征在于，包括：基底和位于所述基底上的手性结构二维阵列；所述手性结构二维阵列包括若干手性结构单元；所述手性结构单元包括金属膜、开设在所述金属膜上的“C”型缝和“一”字缝。

【技术特征摘要】
1.一种双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，其特征在于，包括：基底和位于所述基底上的手性结构二维阵列；所述手性结构二维阵列包括若干手性结构单元；所述手性结构单元包括金属膜、开设在所述金属膜上的“C”型缝和“一”字缝。2.根据权利要求1所述的双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，其特征在于，所述手性结构二维阵列为方形阵列，所述若干手性结构单元沿横向排列的数目和沿纵向排列的数目均至少为500个。3.根据权利要求1所述的双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，其特征在于，所述手性结构二维阵列为圆形阵列，所述若干手性结构单元沿径向排列的数目至少为500个。4.根据权利要求1所述的双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，其特征在于，所述“一”字缝位于所述“C”型缝的一侧，且水平放置。5.根据权利要求4所述的双结构组合型金属纳米薄膜手性光学器件，其特征在于，所述“一”字缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晓雪，张亮，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61