[实用新型]一种具有电控极化率的可变波长二维旋光器件

说明书

本实用新型公开一种具有电控极化率的可变波长二维旋光器件，包括电致伸缩基片、与电致伸缩基片底面连接的第一和第二导电电极、层叠设置在电致伸缩基片上表面的增强光吸收层、第一透明导电电极、III‑VI族硫属化物二维材料、BN二维材料绝缘层、以及第二透明导电电极；该器件在圆偏光激发下可产生具有可控圆偏振极化率的旋光效应，通过在与电致伸缩基片连接的第一和第二导电电极之间施加适当电压可调控该旋光的圆偏振极化率，且通过在第一和第二透明导明电极之间施加适当电压可使该旋光波长从紫外到红外的宽波段范围内连续可调。

技术领域

本实用新型涉及一种旋光器件，尤其是一种具有电控极化率的可变波长二维旋光器件。

背景技术

1815年，法国物理学家毕奥发现，当平面偏振光通过石英晶体时，偏振面会转动。除了石英以外，具有这种作用的物质均称为旋光性物质，比如糖溶液、松节油液体，还包括朱砂等固体。因此定义偏振光通过某些晶体或物质的溶液时，其振动面以光的传播方向为轴线发生旋转的现象为旋光现象。有些晶体能使振动平面按顺时针方向转动(右旋)，而有些晶体能使其按逆时针方向转动(左旋)。如今旋光技术的应用无处不在，如电光、磁光、液晶、光通讯、光传感、光开关、光调制、光存储、外差探测、薄膜参数测量、物质结构探测、生物细胞荧光测量、图像识别、乃至最新的生物芯片探测等。最早用于产生旋光的器件主要是基于上述旋光物质，因而不利于集成。此外还有利用磁致旋光效应制作的旋光器件。然而现有磁光材料本身应用性能不理想，如温度稳定性和磁滞效应等，以及成本较高等问题，也制约了其进一步广泛应用。后来逐渐发展了基于液晶各向异性产生的旋光效应而研制的显示器件、光调制器、光路转换开关等旋光器件。然而以上几种旋光器件基本是利用透射方式来进行线偏振光偏振面取向转动的控制，与目前基于全反射的光纤、光波导等光学器件之间仍存在集成与兼容性的问题。

实用新型内容

本实用新型鉴于旋光器件的设计需求，提出一种基于电致伸缩材料与III-VI族硫属化物二维材料异质结构的具有电场可调极化率和发光波长的二维旋光器件；该器件可产生圆偏振极化率与波长可调范围较大的旋光效应，从而解决旋光集成与兼容性问题。

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种具有电控极化率的可变波长二维旋光器件，包括电致伸缩基片、与电致伸缩基片底面连接的第一和第二导电电极、层叠设置在电致伸缩基片上表面的增强光吸收层、第一透明导电电极、III-VI族硫属化物二维材料、以及第二透明导电电极；该器件在圆偏光激发下可产生具有可控圆偏振极化率的旋光效应；

通过在与电致伸缩基片连接的第一和第二导电电极之间施加适当电压可调控该旋光的圆偏振极化率，且通过在第一和第二透明导明电极之间施加适当电压可使该旋光波长从紫外到红外的宽波段范围内连续可调。

在一较佳实施例中：所述电致伸缩基片采用铌镁酸铅(PMN)、铌镁酸铅—钛酸铅(PMN-PT)、锆钛酸铅镧(PLZT)、锆钛酸铅钡(Ba-PZT)等中的一种。

在一较佳实施例中：所述增强光吸收层为由表面等离子激元金属材料构成的颗粒状非周期性纳米结构或周期性纳米阵列结构中的一种。

在一较佳实施例中：所述颗粒状非周期性纳米结构的颗粒个体大小、颗粒状非周期性纳米结构的颗粒间距尺度均在50～300nm范围内。

在一较佳实施例中：所述周期性纳米阵列结构的周期单元结构、周期性纳米阵列结构的周期尺度均在50～300nm范围内。

在一较佳实施例中：所述III-VI族硫属化物二维材料的厚度d₁满足范围0d₁100nm。

在一较佳实施例中：所述第一和第二透明导电电极采用石墨烯透明导电电极，其厚度d₂满足范围0d₂1nm。

在一较佳实施例中：所述BN二维材料绝缘层厚度d₃满足范围0d₃1nm。