一种多功能层状结构超材料光学元件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能层状结构超材料光学元件及其制备方法。本发明专利技术提供的多功能超材料元件由多种不同介电常数的介质层交叉堆叠构成；各层在垂直于层面方向的厚度均小于工作波长的十分之一。根据有效介质理论和完美匹配层等理论，特定频率、入射方向、偏振态电磁波射向该层状结构时，其可表现出反射器、半波片、四分之一波片和偏振器的功能。本发明专利技术层状结构功能光学元件具备功能多、体积小、易于制备与集成等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学元件及其制备，特别是涉及一种多功能层状结构超材料光学元件及其制备方法。

技术介绍

1、在过去的十年中，多功能光学元器件在光通信、光学遥感领域和液晶显示器领域具有巨大的应用价值，吸引了广泛的研究兴趣。然而，绝大多数自然界物质具有光学各向同性或弱异性特性，导致其光学性质单一。这使得当前大部分自然界物质构建的光学元件存在体积大和功能单一的问题，无法满足人们对光学元件结构紧凑、性能优越和功能集成化的需求。例如，传统天然双折射晶体、二色性薄膜偏振器，前者体积大、价格昂贵，后者偏振性能有限，且二者mems的工艺复杂、不易集成。为此，实现光学元件的多功能集成仍然是一个需要重点解决的难题。

技术实现思路

1、有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构紧凑、性能优越、易于集成、多功能的光元件。

2、为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种多功能层状结构超材料光学元件，包括由多种不同介电常数层交叉堆叠的结构，各层在垂直于层面方向的厚度均小于工作波长的十分之一，工作电磁波垂直层面方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多功能层状结构超材料光学元件，其特征在于，包括由多种不同介电常数的介质层交叉堆叠的周期单元结构，多个周期单元结构构成一个长方体光学元件。该光学元件在垂直层面方向的长度为工作波长2.80～3.01倍，在一个平行层面方向的宽度和另一个平行层面方向的高度与工作波长的比值分别在0.38～0.43和0.19～0.23范围。工作电磁波垂直层面方向入射时，电磁波经过多次反射或分解，最终透过层状结构材料的电磁波将趋近于0，即几乎全部入射电磁波将转化反射电磁波，实现了一种反射器的功能；工作电磁波垂直元件表面并沿平行层面宽度方向入射时，该光学元件具备二分之一波片功能；工作电磁波垂直元件表面并沿平行层...

【技术特征摘要】

1.一种多功能层状结构超材料光学元件，其特征在于，包括由多种不同介电常数的介质层交叉堆叠的周期单元结构，多个周期单元结构构成一个长方体光学元件。该光学元件在垂直层面方向的长度为工作波长2.80～3.01倍，在一个平行层面方向的宽度和另一个平行层面方向的高度与工作波长的比值分别在0.38～0.43和0.19～0.23范围。工作电磁波垂直层面方向入射时，电磁波经过多次反射或分解，最终透过层状结构材料的电磁波将趋近于0，即几乎全部入射电磁波将转化反射电磁波，实现了一种反射器的功能；工作电磁波垂直元件表面并沿平行层面宽度方向入射时，该光学元件具备二分之一波片功能；工作电磁波垂直元件表面并沿平行层面高度方向入射时，该光学元件具备四分之一和偏振器的功能。

2.如权利要求1所述层状结构光学元件，其特征在于，所述多层膜结构的单层厚度均小于工作波长的十分之一。

3.如权利要求1所述层状结构光学元件，其特征在于，所述工作电磁波垂直于或平行于层面方向，且垂直于元件表面入射。

4.如权利要求1所述层状结构光学元件，其特征在于，所述电磁波为线偏振、圆偏振态或椭圆偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹志军，闵力，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：