一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件及其制备方法，由平面延拓的若干吸波单元构成，主要采用微纳加工方法制备。所述吸波单元由三层构成：上层为等离激元谐振层，中间层为法布里珀罗(FP)谐振层，下层为金属底板反射层。所述等离激元谐振层包含十字架结构，由介质材料十字架和金属材料十字架堆叠而成，并置于所述FP谐振层之上，形成周期性阵列。所述FP谐振层置于所述等离激元谐振层和金属底板反射层之间，由高折射率的介质材料构成。所述金属底板反射层由金属镍构成。所述微纳加工方法主要包括真空镀膜、电子束曝光等过程。本发明专利技术通过等离激元谐振和FP谐振相结合，采用包含微纳结构的双谐振层，实现对1.064μm和10.6μm波长制导激光的同时、高效、宽角度吸收，用于对抗激光制导、实施激光隐身等。实施激光隐身等。实施激光隐身等。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电磁波吸波
，特别涉及一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件及其制备方法，可对激光制导中常用的1.064μm和10.6μm波长红外激光形成同时、高效、宽角度吸收，用于对抗激光制导、实施激光隐身等。

技术介绍

[0002]吸波材料是有效吸收投射到其表面的电磁波、显著降低目标回波强度的一类功能材料。传统吸波材料有铁氧体、金属超微粉、多晶铁纤维、等离子体吸波材料等，普遍存在着厚、重、稳定性差等缺点。
[0003]超材料可以呈现天然材料所不具备的特殊物理性能，如负折射率、负磁导率、负介电常数等，一直受到广泛关注。超材料吸波器自提出以来，吸收工作波段频域不断拓展，吸收功能逐渐从单波段跨向多波段。常见超材料吸波器实现某(几个)波长高效吸收的主要原理是等离激元谐振，根据这个特点，可通过调节结构单元几何形状、尺寸、分布形式等，对材料的谐振特性进行调控。另外，为了获得多波段的吸收，许多研究工作尝试将亚波长微结构单元按照一定规律排列组合，包括结构平面组合法、结构垂直堆叠法、结构拼接法等。超材料吸波器在雷达、电磁、激光隐身等军事领域具有极大的应用价值。
[0004]目前，超材料吸波器发展迅速，一些极化不敏感、宽入射角、多频带、宽频带的吸波器不断被提出。但是，要同时、高效吸收1.064μm和10.6μm两个波长的激光，有许多问题待解决。因为，上述两个波长相差极大，常规的、仅依靠等离激元谐振的平面组合、结构拼接等超材料设计，容易导致上述短波长处表现为传播等离激元，从而对入射角度敏感。也有研究者尝试与亥姆霍兹腔结合，以便达到角度不太敏感，但该结构加工制备难度很大。总的来说，能够同时高效吸收1.064μm和10.6μm波长激光的超材料吸收器件成果不多，且大多存在对入射角较敏感、吸收效率不够高、制备难度大的不足。
[0005]由此可见，传统吸波材料普遍由于厚、重等不足，应用受限；当前的超材料吸波器虽然可用于吸收激光，但大多难以克服对入射角敏感的问题，或存在制备难度大甚至无法制备的缺点。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件，实现对常用1.064μm和10.6μm波长激光的同时、高效、宽角度吸收，用于对抗激光制导、实施激光隐身等。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件及其制备方法，由平面延拓的若干吸波单元构成。所述吸波单元由三层构成：上层为等离激元谐振层，中间层为法布里珀罗(FP)谐振层，下层为金属底板反射层。
[0008]上述技术方案中，所述等离激元谐振层包含十字架结构，由介质材料十字架和金属材料十字架堆叠而成，并置于所述FP谐振层之上，形成周期性阵列。所述FP谐振层置于所
述等离激元谐振层和金属底板反射层之间，由高折射率介质材料构成。所述金属底板反射层由金属镍构成。所述底层金属和所述FP谐振层连为一体，所述FP谐振层与所述十字架连为一体。
[0009]一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件制备方法，主要包括真空镀膜、电子束曝光等过程，包括如下步骤：
[0010](1)采用真空镀膜法，在表面光滑的基材上，先镀上一层金属镍薄膜，再镀一层介质薄膜。
[0011](2)采用电子束曝光法，在旋涂有电子束感光胶的器件表面，按所述十字架图形进行曝光。
[0012](3)经显影、定影处理，得到所述十字架掩膜。
[0013](4)采用真空镀膜法，进一步镀上一层介质薄膜，再镀一层金属薄膜。
[0014](5)采用化学剥离法，完全去除器件表面的电子束感光胶，得到所述吸收器件。
[0015]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术通过等离激元谐振和FP谐振相结合，采用包含微纳结构的双谐振层，实现对1.064μm和10.6μm波长制导激光的同时、高效吸收，并且吸收效率对激光入射角度不敏感，具有厚度薄、质量轻、易于在柔性衬底上制备等显著优点，克服了现有吸波材料厚、重、吸收率不高或难于制备、对入射角度敏感的缺点，在对抗激光制导、实施激光隐身等方面有很好的应用价值。
附图说明
[0016]图1为本专利技术单个吸波单元的三维结构示意图；图1中，1为顶层金属十字架，2为介质材料十字架，3为中间层高折射率材料，4为底层金属镍；
[0017]图2为本专利技术单个吸波单元的结构俯视图；图2中，a为十字架宽度，b为十字架每个长方体的总长度，L相邻十字架中心的间距；
[0018]图3为本专利技术单个吸波单元的结构主视图；图3中，d1为顶层十字架的厚度，d2为介质十字架的厚度，d3为中间层的厚度，d4为底层金属镍的厚度；
[0019]图4为本专利技术所述吸收器件在正入射情况下的吸收率曲线图；
[0020]图5为本专利技术所述吸收器件在不同偏振态激光入射情况下的吸收率曲线图；
[0021]图6为本专利技术所述吸收器件在不同入射角情况下的吸收率图。
具体实施方式
[0022]本专利技术通过等离激元谐振和FP谐振相结合，提供一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件及其制备方法；吸收器件由平面延拓的若干吸波单元构成；所述吸波单元由三层构成：上层为等离激元谐振层，中间层为法布里珀罗(FP)谐振层，下层为金属底板反射层。
[0023]上述技术方案中，所述等离激元谐振层包含十字架结构，由介质材料十字架和金属材料十字架堆叠而成，并置于所述FP谐振层之上，形成周期性阵列。所述FP谐振层置于所述等离激元谐振层和金属底板反射层之间，由高折射率介质材料构成。所述金属底板反射层由金属镍构成。所述底层金属和所述FP谐振层连为一体，所述FP谐振层与所述十字架连为一体。
[0024]在实施中，需要采用本专利技术的一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件制备方法，主要包括真空镀膜、电子束曝光等过程，包括如下步骤：
[0025](1)采用真空镀膜法，在表面光滑的基材上，先镀上一层金属镍薄膜，再镀一层介质薄膜。
[0026](2)采用电子束曝光法，在旋涂有电子束感光胶的器件表面，按所述十字架图形进行曝光。
[0027](3)经显影、定影处理，得到所述十字架掩膜。
[0028](4)采用真空镀膜法，进一步镀上一层介质薄膜，再镀一层金属薄膜。
[0029](5)采用化学剥离法，完全去除器件表面的电子束感光胶，得到所述吸收器件。
[0030]以下通过本专利技术一个具体的实施例，结合图1～图6对本专利技术的吸收器件及其制备作进一步详细说明：
[0031](a)吸收器件的单个吸波单元结构如图1所示。利用真空镀膜设备，在表面干洁、光滑的基片或柔性衬底上，先镀一层镍薄膜，厚度不小于100nm；再镀一层硅薄膜。硅薄膜的厚度根据FP谐振干涉相消原理，结合半波损失，设计确定为50nm。
[0032](b)利用匀胶机，在镀有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种基于微纳结构的双波段制导激光吸收器件及其制备方法，由平面延拓的若干吸波单元构成。所述吸波单元包含三层：上层为等离激元谐振层，中间层为法布里珀罗(FP)谐振层，下层为金属底板反射层。所述等离激元谐振层包含十字架结构，形成周期性阵列。所述FP谐振层置于所述等离激元谐振层和金属底板反射层之间。2.根据权利要求1所述的双波段制导激光吸收器件，其特征在于，所述十字架有若干个，每个十字架的构造均相同，由上层金属材料、下层介质材料堆叠而成；若干十字架沿水平方向等间距延拓，形成周期性阵列。3.根据权利要求1所述的双波段制导激光吸收器件，其特征在于，所述十字架的上层金属材料和下层介质材料的厚度均小于激光波长，所述中间FP谐振层的厚度小于激光波长，所述下层金属底板反射层的厚度不小于0.1μm。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖欣叶，张云翔，曾俊翔，何新，张振福，罗世尚，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：