【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光子器件，特别是一种基于各向异性超表面的多波长宽频带光开关及应用。
技术介绍
1、超表面是指由一系列人造单元按照特定方式排列构成的二维超材料，能够对光的相位、振幅和偏振等自由度进行调制；与传统三维阵列超材料相比，超表面具有工艺简单易生产、尺寸小易集成、低损耗等优势，因此被广泛应用于光子器件的制备，如吸收器、全息成像、辐射制冷、传感器、光开关等。各向异性超表面由于能够调节其各向结构的参数和偏振方向等进一步地实现不同波长光学响应的选择和调谐。
2、在高速光通信、光计算以及快速光信息处理系统中，光开关是一种非常重要的光子器件，通过光来进行开关的控制相较于电控或热控等激励方式具有更快的调控速度，能够进一步地提高处理效率。现有的基于超表面的光开关多是实现的光开关的频带较窄，或仅能实现单个光开关的控制，例如中国专利cn116300248a公开的一种基于超构表面的相干调制光开关器件，通过“c”和“i”型周期性结构实现1550nm为中心的通信波段的光开关，然而该超构表面仅能实现1550nm的光开关，无法适应于多开关的信息处理系统；或光开关的开关比较低，中国专利zl202011177423.2公开的基于周期性圆环-抛物线型复合孔阵列的数字超表面，能够实现较高开关比的光开关，然而其光开关的开关比最高仅为20db。因此，如何实现宽频带、可调谐高开关比且能够同时实现多个光开关是能够进行进一步改进的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种基于各向异性
2、本专利技术的技术方案是：基于各向异性超表面的多波长宽频带光开关，包括入射光源和各向异性超表面结构，各向异性超表面结构包括基底层和贴敷于基底层上表面的金属层，金属层由多个周期性排布的各向异性单元构成。
3、所述各向异性单元包括矩形金属膜、设于矩形金属膜内的空气外圆环和位于外圆环内的空气内圆环，内环圆的圆周上设有两个关于垂直轴对称的开口，每个开口两端与内圆环圆心的开口夹角为α，开口上端与水平轴的夹角为β，开口下端与水平轴的夹角为α与β的差值；外圆环和内圆环的圆心水平位错分离，水平错位的距离为d。
4、所述入射光源设置于各向异性超表面结构位于基底层的一侧，入射光源发出的入射光从基底层方向垂直入射到金属层的各向异性单元上，并从金属层的另一侧透射出来形成透射光；设置入射光线的偏振方向为0至2π，实现多波长宽频带光开关。
5、本专利技术进一步的技术方案是：所述入射光源为平面波或入射光场中心波长为1550 nm、脉冲的宽度和中心时间分别为 5fs和 16fs的超短高斯调制脉冲；所述α的取值范围为40°～50°；β的取值范围为0°～40°；d的取值范围为0～15 nm。
6、本专利技术再进一步的技术方案是：所述基底层的材料为石英、氟化钙或玻璃，金属层的材料为银、金或三氧化二铝；所述基底层的厚度为225～250 nm，金属层的厚度为50～60nm，矩形金属膜的边长均为500～600 nm；内环圆的内半径为100～110 nm，宽度为20～40nm，外圆环的内半径为130～150 nm，宽度为25～40 nm。
7、本专利技术提供的另一技术方案是：如前述基于各向异性超表面的多波长宽频带光开关的应用，设置各向异性超表面结构的结构参数，并调节入射光线的偏振方向，实现光通信中或光信息处理中特定波长下的开关。
8、本专利技术与现有技术相比具有如下特点：
9、本专利技术提供的各向异性超表面的多波长宽频带光开关结构简单、易于调控，仅通过调节入射光线的偏振方向即可实现多个光开关。
10、本专利技术提供的各向异性超表面的多波长宽频带光开关具有近红外区域多波长选择性、高开关比、且宽频带可调谐等特点，能够应用于高速通信、高速光处理以及传感系统等。
11、以下结合附图和具体实施方式对本专利技术的详细结构作进一步描述。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于各向异性超表面的多波长宽频带光开关，其特征是：包括入射光源和各向异性超表面结构，各向异性超表面结构包括基底层和贴敷于基底层上表面的金属层，金属层由多个周期性排布的各向异性单元构成；
2.如权利要求1所述的基于各向异性超表面的多波长宽频带光开关，其特征是：所述入射光源为平面波或入射光场中心波长为 1550 nm、脉冲的宽度和中心时间分别为 5fs和16fs的超短高斯调制脉冲；所述α的取值范围为40°～50°；β的取值范围为0°～40°；d的取值范围为0～15 nm。
3.如权利要求1所述的基于各向异性超表面的多波长宽频带光开关，其特征是：所述基底层的材料为石英、氟化钙或玻璃，金属层的材料为银、金或三氧化二铝；所述基底层的厚度为225～250 nm，金属层的厚度为50～60 nm，矩形金属膜的边长均为500～600 nm；内环圆的内半径为100～110 nm，宽度为20～40 nm，外圆环的内半径为130～150 nm，宽度为25～40 nm。
4.如权利要求1至3任一项所述的基于各向异性超表面的多波长宽频带光开关的应用，其特征是：设置各向
...【技术特征摘要】
1.基于各向异性超表面的多波长宽频带光开关，其特征是：包括入射光源和各向异性超表面结构，各向异性超表面结构包括基底层和贴敷于基底层上表面的金属层，金属层由多个周期性排布的各向异性单元构成；
2.如权利要求1所述的基于各向异性超表面的多波长宽频带光开关，其特征是：所述入射光源为平面波或入射光场中心波长为 1550 nm、脉冲的宽度和中心时间分别为 5fs和16fs的超短高斯调制脉冲；所述α的取值范围为40°～50°；β的取值范围为0°～40°；d的取值范围为0～15 nm。
3.如权利要求1所述的基于各向异性超表面的多...
【专利技术属性】
技术研发人员：李燕，罗晓清，周尧杰，陆振东，梁悦轩，李烨，王新林，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。