[发明专利]一种增强非对称传输的单层微纳结构及其制备方法

说明书

一种增强非对称传输的单层微纳结构,所述的结构由多个结构相同的周期单元上下、左右连接而成，所有的周期单元位于同一平面内；所述的周期单元为：周期单元本体上加工有矩形孔和半圆形孔，矩形孔的长边与半圆形孔的直径平行，半圆形孔的圆弧与矩形孔的长边相离或者相切；矩形孔长边与Px方向的夹角α为0～45°；通过矩形孔和半圆形孔之间的夹缝对电荷的聚集能力不同，在极化转化光谱上呈现出共振峰的模式，在长波长段可出现两个较大的AT信号，在短波长增加一个AT信号，增加了手性分子的探测精度，同时本发明的制备方法节省了结构图形的曝光时间，提高了制备效率。

技术领域

本发明属于电磁波偏振态调控技术领域，具体涉及一种增强非对称传输的单层微纳结构及其制备方法。

背景技术

非对称传输(Asymmetric Transmission，AT)是指传输系统对沿不同传输方向入射的电磁波表现出不同的转化性能。如图1(a)所示，对于一个极化转换非对称传输系统A来说，从系统A正面入射的左旋光(left circularly polarized，LCP)经过系统A后，接收到的右旋光(right circularly polarized，RCP)的透射率为从系统A背面入射的左旋光经过系统A后接收到的右旋光的透射率为其中箭头方向表示从传输系统的正面或背面入射，下标“-”表示入射光为左旋光，“+”表示出射光为右旋光。一个偏振态光的总透射率为：

则对于系统A极化转换的非对称传输可以表示为：

又通过洛伦兹变化：

得到：

上述表达式表明沿圆偏振光入射-z方向激发的非对称传输的值和在+z方向激发的非对称传输的值相反。为了清楚和明确的表述，在本方案中我们规定的条件是圆偏振沿着-z方向入射。

其表示的物理意义如图1(b)所示，从正面入射到系统A的左旋光，经过系统A后转换为的右旋光，与从正面入射到系统A的右旋光，经过系统A后转换为的左旋的转换率是不同的。对于从背面入射时非对称传输的值是相同的。

超材料内的电磁场会产生交叉耦合，在这种情况下，电磁波在透过超材料之后，其透射系数会不一样，且最终的偏振状态和入射波相比，也有很大变化。借助这一点，能够对电磁波的偏振状态进行控制，并制作出相应的功能器件，如电磁二极管与电磁开关等。有许多复杂的超材料被报道出来在微波、太赫兹，甚至光学范围内可以实现线性和圆极化波的不对称传输，非对称性传输在偏振转换器、偏振旋转器、隔离器和循环器装置等光学器件的设计中得到了广泛的应用。

尤其在生物分子领域，手性分子一般都比较弱，而人造微纳金属结构可大大提高其手性，AT值作为手性分子的探测信号就显得尤为重要，所以我们在设计这种非对称传输的结构时，需要达到大的非对称传输效率，即大的AT值和尽可能多的AT信号。因此，对不同类型非对称传输器件的设计与实现的研究，具有很重要的现实意义。

中国专利CN201710221105.3公开了一种实现非对称传输的单层金纳米结构及其制备方法，该结构通过准备基底、涂光刻胶、涂胶后烘干、电子束曝光结构图形、显影、定影、定影后烘干、镀金、剥离光刻胶、吹干十个步骤制备；此结构虽然实现了光的非对称透射特性，提高了AT值，但在短波长段只有一个AT信号，因此手性探测信号还比较弱，探测效果不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的手性探测信号探测不明显的问题,提供一种在长波长处可以产生两个较大AT信号、在短波长段增加一个AT信号、增加和增强探测信号、提高探测效果的增强非对称传输的单层微纳结构及其制备方法。

解决上述技术问题采用的技术方案是：所述的结构由多个结构相同的周期单元上下、左右连接而成，所有的周期单元位于同一平面内；