[发明专利]一种光学偏振器及其非对称传输特性的调节方法

说明书

本发明涉及一种光学器件，具体涉及一种光学偏振器及其非对称传输特性的调节方法，该光学偏振器包括一基底层和一平面结构，平面结构由多个结构相同的纳米周期单元按矩形周期阵列连接构成，每个周期单元中包含有一个结构单元，结构单元由一矩形孔和一半圆形孔组合构成，半圆形孔的圆弧与矩形孔长边相离或相切；半圆形孔直径与矩形孔长边相平行；每个纳米周期单元由贵金属材料制成，所述半圆形孔由金属Mg填充至完全。本发明光学偏振器结构可以通过半圆形孔填充金属的性质转化，达到调节其非对称传输特性的目的，调节方法简单方便，为光学偏振器的设计提供了一种新的思路。

技术领域

本发明属于光学器件技术领域，具体涉及一种光学偏振器及其非对称传输特性的调节方法。

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，在本发明中我们规定圆偏振光沿-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。

传统实现非对称传输的系统通常利用的是互易材料或器件制成的，电磁波同样具有互易性，即电磁波的传播路径的可逆性。对于非对称传输来说，其包括很多内容，如透射强度、旋光度、以及极化转换等。而大多数可以实现极化转换的非对称传输光学系统都为多层结构，大多利用层与层之间的耦合作用来实现对于不同偏振的电磁波进行转化。对于这些双层或多层结构每一层来说，他们并不具备手性，但由于层与层之间存在旋转角，使得整个结构具备了手性。对于这种多层的手性结构一般都具备良好的非对称传输特性，但是由于其结构复杂，在实验中一般都难以制备，实际生产制造难度更大。

单层手性结构也具备极化转换的非对称传输特性，并且制备方法相对于双层和多层结构都比较容易。对于平面手性结构，大多数只将重心放在了解释造成对于不同极化转换率时电荷或电流的不同分布，而对于不同的极化转化模式的调控并没有进行细致的研究。通常要改变一个结构的极化转换及对应的非对称传输特性，只能通过改变该结构的几何参数来实现非对称传输特性一定程度上的调节，若要改变模式或者生成一种新的模式往往就需要根据重新设计的结构参数来重新制作新的结构，制作周期长，劳动成本高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的双层或者多层结构制备复杂，固定结构的非对称传输特性无法调节的问题，本发明提供了一种光学偏振器及其非对称传输特性的调节方法，该结构可以通过控制半圆形孔里填充金属材料的性质来调节非对称传输特性，解决现有技术中存在的在结构成型后非对称传输特性无法改变的问题。后期使用时只需要根据需要进行吸氢脱氢作用即可实现对该结构非对称传输特性的调节，制备和调节方法简单方便，易于操作。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：