一种光学滤波器结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种光学器件，具体涉及一种光学滤波器结构，由基底层、调控层和介质层由下及上依次连接构成，介质层内嵌有两个矩形金属纳米块，金属纳米块上表面与介质层上表面相平，金属纳米块下表面高于介质层下表面，调控层为VO2薄膜，金属纳米块由贵金属材料制成。本申请实施例通过控制光学滤波器结构所处环境温度来实现调控层的相变，从而改变本申请实施例光学滤波器结构的透射特性，可实现宽频透射，而且能对中红外波段实现调节宽频透射强度和局域电场增强位置，制备和使用方法简单方便，易于操作。

An Optical Filter Structure

The utility model relates to an optical device, in particular to an optical filter structure, which consists of a base layer, a control layer and a dielectric layer connected in turn from bottom to top. There are two rectangular metal nanoblocks embedded in the dielectric layer. The upper surface of the metal nanoblock is equal to the upper surface of the dielectric layer, the lower surface of the metal nanoblock is higher than the lower surface of the dielectric layer, the control layer is a VO2 film, and the metal nanoblock is composed of two rectangular metal nanoblocks. Made of precious metal materials. The application embodiment realizes the phase transition of the control layer by controlling the ambient temperature of the optical filter structure, thereby changing the transmission characteristics of the optical filter structure in the application embodiment, realizing broadband transmission, and realizing the adjustment of broadband transmission intensity and local electric field enhancement position in the mid-infrared band. The preparation and use method is simple and convenient, and easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
一种光学滤波器结构
本专利技术属于光学器件
，具体涉及一种光学滤波器结构。
技术介绍
目前研究者们研究了圆形的纳米孔、球状体和三角形金属纳米结构的光学透射特性，发现由形态共振、表面等离极化激元共振、局域表面等离激元共振可以形成EOT现象。但是由此造成的EOT透射光谱一般表现出较窄的透射峰，从而限制了它的应用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的ETO透射峰窄的问题，本申请实施例提供了一种光学滤波器结构，本申请实施例通过控制光学滤波器结构所处环境温度来实现调控层的相变，从而改变本申请实施例光学滤波器结构的透射特性。本申请实施例可实现宽频透射，而且能对中红外波段实现调节宽频透射强度和局域电场增强位置，并在可见光波段也具有一定的调控能力。该结构可一体成型，后期使用时只需要根据需要改变环境温度即可实现对宽频透射强度及局域电场增强位置的调节，且响应时间短，制备和使用方法简单方便，易于操作。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种光学滤波器结构，由基底层、调控层和介质层由下及上依次连接构成；所述介质层内嵌有两个矩形金属纳米块；所述金属纳米块上表面与所述介质层上表面相平，所述金属纳米块下表面高于所述介质层下表面；所述调控层为VO2薄膜；所述金属纳米块由贵金属材料制成。进一步地，所述基底层为玻璃基底；所述介质层由透明绝缘材料制成。进一步地，所述介质层厚度为40～100nm。进一步地，一种光学滤波器结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1、准备基底：准备清洁干燥的玻璃基底备用；步骤2、制备调控层：利用磁控溅射在步骤1准备好的玻璃基底上制备VO2薄膜；步骤3、甩胶：在步骤2得到铺设有VO2薄膜的基底上旋涂PMMA光刻胶，旋涂厚度为介质层厚度，待涂胶结束后将基底置于热板上烘干；步骤4、曝光：用图形发生器设计介质层中两个矩形金属纳米块图案，并用电子束曝光步骤3烘干后的基底，曝光深度为金属纳米层厚度，得到曝光后的基底；步骤5、显影定影：将步骤5曝光后的基底依次放入显影液和定影液中分别浸泡，矩形金属纳米块部分被溶解，其余部分保留，然后取出烘干，形成含有步骤4中设计的矩形金属纳米块形状的孔穴；步骤6、蒸镀贵金属：将步骤5烘干的基底放入电子束真空蒸发镀膜机中正对步骤5中形成的孔穴，在孔穴内蒸镀贵金属，待蒸镀完成并冷却后拿出，在孔穴形成所述矩形金属纳米块，即得到所述光学滤波器。进一步地，一种光学滤波器结构透射特性的调节方法，包括以下步骤：将所述光学滤波器置于一透明腔室中，通过调节腔室温度T＜60℃或者T＞60℃，调控层VO2薄膜在不同的室温下具有不同的相态，从而具有不同的透射特性，即可达到调节所述光学滤波器透射特性的目的。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本申请实施例光学滤波器结构可实现非共振实现宽频EOT现象，通过调节室温，使得调控层VO2薄膜在不同温度时表现为不同相态，从而改变其折射率与消光系数，调控层光学特性发生改变，从而实现调节本申请实施例光学滤波器结构的透射特性的目的。(2)本申请实施例光学滤波器结构，通过调节光学滤波器所处环境至不同的温度使调控层VO2薄膜发生相变，改变矩形金属纳米块与调控层之间的耦合作用，使得矩形金属纳米块表面和调控层内的电荷重新分布，实现电场的重新分布，达到调控电场分布与局域电场增强位置的目的。(3)本申请实施例光学滤波器结构，通过调节室温即可实现对本申请实施例光学滤波器中而且能对中红外波段实现调节宽频透射强度和局域电场增强位置，并在可见光波段也具有一定的调控能力。该结构可一体成型，后期使用时只需要根据需要改变环境温度即可实现对宽频透射强度及局域电场增强位置的调节，且响应时间短，制备和调节方法简单方便，易于操作。(4)本申请实施例光学滤波器结构，在中红外波段范围内可实现超过1μm范围的宽频透射，并可通过调节室温调节调控层VO2薄膜的相态，来实现对宽频透射特性的调节。(5)本申请实施例光学滤波器结构，采用磁控溅射方法制备的VO2薄膜与介质层结构致密，分布与层厚度均匀，薄膜厚度容易控制，且利用磁控溅射在玻璃基底上制备出的VO2的相变温度约为60℃，与室温相近，不会影响光学滤波器的其他组成部件的几何光学特性。(6)本申请实施例光学滤波器结构具有很强的鲁棒性，对于不同周期间距的矩形金属纳米块以及不同长度的矩形金属纳米块都可得到具有相同效果的滤波作用，这一特点大大降低了对电子束曝光精确性的要求，使得该光学器件的制备变得更加容易。(7)本申请实施例光学滤波器结构中调控层VO2在达到相变温度后，相变时间非常短，在ns级别，可以极大的提高调控的灵敏度。附图说明图1是本申请实施例光学滤波器结构示意图；图2是本申请实施例光学滤波器结构对入射光的透射光谱图；图3(a)、图3(b)是本申请实施例光学滤波器结构在相变温度环境下电场分布图。图中：1、基底层；2、调控层；3、介质层；4、金属纳米块。具体实施方式为了解决现有技术中存在的ETO透射峰窄的问题，本申请实施例提供了一种光学滤波器结构，本申请实施例通过控制光学滤波器结构所处环境温度来实现调控层的相变，从而改变本申请实施例光学滤波器结构的透射特性。本申请实施例可实现宽频透射，而且能对中红外波段实现调节宽频透射强度和局域电场增强位置，并在可见光波段也具有一定的调控能力。该结构可一体成型，后期使用时只需要根据需要改变环境温度即可实现对宽频透射强度及局域电场增强位置的调节，且响应时间短，制备和使用方法简单方便，易于操作。下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：如图1所示，为本实施例一种光学滤波器结构，由基底层1、调控层2和介质层3由下及上依次连接构成，介质层3内嵌有两个矩形金属纳米块4，金属纳米块4上表面与介质层3上表面相平，金属纳米块4下表面高于介质层3下表面，调控层2为VO2薄膜，金属纳米块4由贵金属材料制成。具体而言：金属纳米块4由贵金属材料，贵金属材料可以为金、银中的一种，本实施例优选为金材料。基底层1为玻璃基底，介质层3由透明绝缘材料制成，本实施例优选为PMMA。介质层3厚度为40～100nm。具体而言：本实施例中VO2可以通过改变光学滤波器结构所处环境温度实现相变，使VO2的晶格结构可以由四方金红石结构(T＞60℃)变为单斜结构(T＜60℃)或反之，从而实现调控的光学特性的变化。本申请实施例光学滤波器结构可实现非共振实现宽频EOT现象，通过调节室温，使得调控层2VO2薄膜在不同温度时表现为不同相态，从而改变其折射率与消光系数，调控层2光学特性发生改变，从而实现调节本申请实施例光学滤波器结构的透射特性的目的。本实施例光学滤波器结构，通过调节光学滤波器所处环境至不同的温度使调控层2VO2薄膜发生相变，改变矩形金属纳米块4与调控层2之间的耦合作用，使得矩形金属纳米块4表面和调控层2内的电荷重新分布，实现电场的重新分布，达到调控电场分布与局域电场增强位置的目的。实施例2：基于实施例1公开的光学滤波器结构，本实施例公开了一种光学滤波器的通过调节本实施例中两个矩形金属纳米块4的长度及两个矩形金属纳米块4与介质层3边界之间的距离，其透射特性及电场的变化。如图1所示，当两个矩形金属纳米块4长均为50nm，两个矩形金属纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学滤波器结构，其特征在于：由基底层、调控层和介质层由下及上依次连接构成；所述介质层内嵌有两个矩形金属纳米块；所述金属纳米块上表面与所述介质层上表面相平，所述金属纳米块下表面高于所述介质层下表面；所述调控层为VO2薄膜；所述金属纳米块由贵金属材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种光学滤波器结构，其特征在于：由基底层、调控层和介质层由下及上依次连接构成；所述介质层内嵌有两个矩形金属纳米块；所述金属纳米块上表面与所述介质层上表面相平，所述金属纳米块下表面高于所述介质层下表面；所述调控层为VO2薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中山科立特光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44