[发明专利]一种量子阱红外圆偏振探测器

权利要求书

1.一种量子阱红外圆偏振探测器，其特征在于：

所述的探测器结构为：在金属反射镜(1)上依次有量子阱红外光电转换激活层(2)、大周期金属光栅(3)、小周期亚波长金属光栅(4)、二维金属超表面(5)，其中大周期金属光栅(3)、小周期亚波长金属光栅(4)和二维金属超表面(5)嵌埋在对工作波段透明的介质层(6)中；大周期金属光栅(3)与小周期亚波长金属光栅(4)之间间距为s1，数值不大于探测入射光在对工作波段透明的介质层(6)中的等效波长；小周期亚波长金属光栅(4)与二维金属超表面(5)之间间距为s₂，形成圆偏振光的选择转换腔，根据法布里-珀罗共振条件，s₂的数值与探测入射光波长成正比；

所述的金属反射镜(1)是一层厚度为h₁的完整的金属反射层，其厚度h₁不小于以微米为单位的探测波长的平方根的0.0096倍，其材质为高导电性的金或者银或者铝或者铜或其合金；

所述的量子阱红外光电转换激活层(2)为单层或者多层半导体量子阱光电转换功能材料，其成分为GaAs/AlGaAs或InGaAs/InAlAs/InP或InGaAs/GaAs，其厚度h2不大于探测入射光在该层的等效波长的二分之一；

所述的大周期金属光栅(3)是指周期为p₁，栅条宽度为w₁，高度为h₃的一维周期排列的金属光栅，其材质为高导电率的金或者银或者铝或者铜或其合金，栅条宽度w₁的数值为探测波长的十分之一到十分之十，周期p₁的数值为探测波长的十分之一到十分之三十，厚度h₃不小于以微米为单位的探测波长的平方根的0.0096倍；

所述的小周期亚波长金属光栅(4)是指周期为p₂，栅条宽度为w₂，高度为h₄的一维周期排列的金属光栅，材质为高导电率的金或者银或者铝或者铜或其合金；小周期亚波长金属光栅(4)的周期p₂不大于探测入射光在所嵌埋对工作波段透明的介质层(6)中的等效波长，栅条宽度w₂与周期p₂之比在0.2-0.8之间，厚度h₄不小于以微米为单位的探测波长的平方根的0.0096倍；

所述的二维金属超表面(5)是指具有圆偏转化特性的超材料，以周期为p₃的二维S形阵列为例，其材质为高导电率的金或者银或者铝或者铜或其合金；各单元由三段长为ls线条和两个内径为hs的半圆弧组成S形，线条和半圆弧的宽均为ws，高度均为h₅；各单元S形相较x轴方向旋转角度为θ；二维S形阵列(5)的周期p₃的数值是大周期金属光栅(3)周期p₁的1/n，n为整数，且二维S形阵列(5)的周期p₃的数值为探测入射光在对工作波段透明的介质层(6)中等效波长的三分之一到二分之一；二维S形阵列(5)中各单元相较x轴旋转一定角度θ＝45°，ls与hs不大于周期p₃的十六分之三，线条宽度ws不大于hs的二分之一，高度h₅不小于以微米为单位的探测波长的平方根的0.0096倍。

2.根据权利要求1所述的量子阱红外圆偏振探测器，其特征在于：所述的对工作波段透明的介质层(6)材料为对探测入射光波长透明的介质材料，氟化钙或者氟化钡或者硫化锌或者硒化锌或者锗或者硅。