一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器制造技术

本发明专利技术公开了一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器，涉及超材料电磁波吸收器技术领域，包括单元结构，所述单元结构设有n组，n组的所述单元结构组成周期性的超材料电磁波吸收器；所述单元结构包括金属光栅层和MIM结构，所述金属光栅层设于MIM结构上方的中心位置，通过上述方式，本发明专利技术在TM电磁波入射下在8

【技术实现步骤摘要】
一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器


[0001]本专利技术涉及超材料电磁波吸收器
，具体涉及一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器。

技术介绍

[0002]电磁波的8
‑
14μm波段是红外波段的一个重要大气透明窗口，可用于红外探测、红外成像等领域，因此提高探测器在8
‑
14μm波段的吸收率具有重要的实际应用价值。
[0003]在一些需要探测偏振光的应用场景中，我们需要设计选择性吸收沿某一方向偏振的电磁波的超材料吸收器。这种偏振选择吸收器应当满足对某一偏振方向电磁波尽可能大的吸收而对与其正交的偏振方向的电磁波尽可能小的吸收。这种偏振选择电磁波吸收器在人工红外伪装目标识别、液面反射光检测等偏振探测领域有着重要的实际应用价值。
[0004]现有超材料电磁波吸收器设计一般将一种共振结构设计成不同的尺寸，使共振峰分布在不同位置，用这种方法可以拓宽吸收带宽；也可以设计多种不同类型的共振结构，实现不同共振类型的共振峰位置的叠加，从而拓宽吸收带宽。通过上述两种思路设计出来超材料吸收器可以实现超宽带吸收，但是存在结构复杂，制造难度大的缺点。同时绝大多数现有超材料吸收器以实现无偏振选择吸收为设计目标，而应用于偏振吸收场景的吸收器则未受到较多关注，现有超材料吸收器在相互垂直的2个偏振方向上的吸收性能没有十分巨大的差异。偏振吸收应用场景需要满足对某一偏振方向电磁波尽可能大的吸收而对与其正交的偏振方向的电磁波尽可能小的吸收。现有设计未充分考虑此种应用场景的需求。
[0005]基于此，本专利技术设计了一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器。
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器，包括单元结构，所述单元结构设有n组，n组的所述单元结构组成周期性的超材料电磁波吸收器；
[0009]所述单元结构包括金属光栅层和MIM结构，所述金属光栅层设于MIM结构上方的中心位置。
[0010]更进一步的，n组的所述单元结构组成超材料电磁波吸收器的周期为2600nm。
[0011]更进一步的，所述金属光栅层的材质为铝。
[0012]更进一步的，所述金属光栅层的厚度为2200nm，宽度为1560nm。
[0013]更进一步的，所述MIM结构包括MIM结构上金属钛层、MIM结构中间介质硫化锌层和MIM结构底金属钛层，所述MIM结构上金属钛层设于MIM结构中间介质硫化锌层上方，所述MIM结构中间介质硫化锌层设于MIM结构底金属钛层上方。
[0014]更进一步的，所述MIM结构上金属钛层的厚度5nm。
[0015]更进一步的，所述MIM结构中间介质硫化锌层的厚度350nm。
[0016]更进一步的，所述MIM结构底金属钛层的厚度70nm。
[0017]有益效果
[0018]采用本专利技术提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
[0019]1、本专利技术在TM电磁波入射下在8
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14um波段具有高达平均95.7％的吸收率，应用于红外探测器可以大幅提高在长波红外探测的探测能力，在TE电磁波入射下吸收率低于平均1.7％，对TM、TE两种偏振电磁波的选择性吸收性能，使其可以应用在8
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14um波段的偏振光探测，通过引入强度维度外的偏振维度，可以有效增强不同目标之间的对比度，适用于目标之间温差较小和偏振差异明显的应用场景，适应于液面反射红外探测、人工红外伪装目标识别等典型应用场景。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术的单元结构示意图；
[0022]图2为本专利技术的整体结构示意图；
[0023]图3为本专利技术在TM、TE两种不同偏振光入射下的吸收曲线图；
[0024]图4为本专利技术在TM入射下，不同入射角度的吸收光谱图；
[0025]图5为本专利技术在TE入射下，不同入射角度的吸收光谱图。
[0026]图中的标号分别代表：
[0027]1、金属光栅层；2、MIM结构上金属钛层；3、MIM结构中间介质硫化锌层；4、MIM结构底金属钛层。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。
[0030]实施例1
[0031]如图1和2所示，一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器，包括单元结构(如图1所示)，所述单元结构设有n组，n组的所述单元结构组成周期性的超材料电磁波吸收器(如图2所示)；
[0032]n组的所述单元结构组成超材料电磁波吸收器的周期为2600nm；
[0033]单元结构包括金属光栅层1和MIM结构，金属光栅层1设于MIM结构上方的中心位置。
[0034]金属光栅层1的材质为铝。
[0035]金属光栅层1的厚度为2200nm，宽度为1560nm。
[0036]MIM结构包括MIM结构上金属钛层2、MIM结构中间介质硫化锌层3和MIM结构底金属钛层4，MIM结构上金属钛层2设于MIM结构中间介质硫化锌层3上方，MIM结构中间介质硫化锌层3设于MIM结构底金属钛层4上方。
[0037]MIM结构上金属钛层2的厚度5nm。
[0038]MIM结构中间介质硫化锌层3的厚度350nm。
[0039]MIM结构底金属钛层4的厚度70nm。
[0040]在阻抗匹配理论及其他电磁学理论的指导下，为实现在红外偏振探测、红外偏振成像应用场景中对某一偏振方向电磁波尽可能大的吸收而对与其正交的偏振方向的电磁波尽可能小的吸收的需求。选择采用在MIM结构上方添加金属光栅的超材料电磁波吸收器结构，通过电磁场数值仿真软件在合适的范围内进行结构的几何参数扫描，确定结构金属光栅层1、MIM结构上金属钛层2、MIM结构中间介质硫化锌层3和MIM结构底金属钛层4的材质和几何尺寸。
[0041]超材料与电磁波相互作用时会发生反射、透射和吸收，并且三者之和等于入射的电磁波的总能量，即A＝1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器，包括单元结构，其特征在于：所述单元结构设有n组，n组的所述单元结构组成周期性的超材料电磁波吸收器；所述单元结构包括金属光栅层(1)和MIM结构，所述金属光栅层(1)设于MIM结构上方的中心位置。2.根据权利要求1所述的一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器，其特征在于，n组的所述单元结构组成超材料电磁波吸收器的周期为2600nm。3.根据权利要求2所述的一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器，其特征在于，所述金属光栅层(1)的材质为铝。4.根据权利要求3所述的一种在长波红外波段具有偏振选择的超材料电磁波吸收器，其特征在于，所述金属光栅层(1)的厚度为2200nm，宽度为1560nm。5.根据权利要求4所述的一种在长波红外波段具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建林，袁秋雁，李明，何宏黎，左元呈，陈环玉，
申请(专利权)人：成都市精鹰光电技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：