[发明专利]一种基于声子极化波的平面聚焦透镜器件

说明书

本发明提供的一种基于声子极化波的平面聚焦透镜器件，包括，基底层，在所述基底层上布置一层氧化钼薄层；在所述氧化钼薄层的一侧覆盖金属天线；散射光或红外光照射所述金属天线激发双曲声子激元，通过改变金属天线的尺寸或入射光的波长，调整纳米聚焦的焦距。本发明通过控制金属天线的尺寸大小或者入射红外光的波数，调控声子激元的波矢大小，从而实现平面透镜聚焦的焦距调控。本发明简单易行，且范围更广，成本更低。

技术领域

本发明涉及纳米聚焦技术领域，特别涉及一种基于声子极化波的平面聚焦透镜器件。

背景技术

氧化钼是一种双轴材料且具有强烈的各向异性。其在不同剩余射线带内，沿不同光轴的介电函数相反，产生的声子激元具有明显的平面双曲特性，可以控制光沿某一特殊方向传播，因而在纳米光学中控制与调控光领域具有重要的应用。

双曲声子激元是一类特殊的激元，相比较其他传导类型的激元(如等离激元，激子激元)，其具有明显的各向异性以及低损耗特性。在现有技术中，依靠天然氧化钼材料可以实现片内双曲声子激元的激发。

构建平面透镜，实现纳米聚焦对于微纳光学，光控制与调节领域具有重要的应用价值。现有技术中，人们主要依靠超结构，表面构造纳米聚焦的透镜。但是由于微纳加工的影响，会造成较大的光损耗，且由于尺寸的影响，聚集光的范围比较窄。此外，依靠超结构，表面构造纳米聚焦的透镜，制造的成本较高，不利于实际生产应用。

因此，为了解决上述问题，需要一种基于声子极化波的平面聚焦透镜器件，实现降低损耗且简单易行的进行焦距调控。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于声子极化波的平面聚焦透镜器件，所述器件包括，基底层，在所述基底层上布置一层氧化钼薄层；

在所述氧化钼薄层的一侧覆盖金属天线，散射光或红外光照射所述金属天线激发双曲声子激元，通过改变金属天线的尺寸或入射光的波长，调整纳米聚焦的焦距。

优选地，所述基底层材料为无机介电材料或有机高分子材料。

优选地，所述氧化钼薄层的平面几何尺寸为1μm-500μm，厚度为2nm-5000nm；所述金属天线的几何尺寸为10nm-300μm，厚度为20nm-50μm。

本发明的另一个目的在于提供一种基于声子极化波的平面聚焦透镜器件的制备方法，所述方法包括：

制备氧化钼薄层；

选择天线的形状与尺寸，制作金属天线；

选择基底层材料，并制备基底层，将氧化钼薄层贴合在所述基底层上，在所述氧化钼薄层上一侧覆盖所述金属天线。

本发明的又一个目的在于提供一种基于声子极化波的平面聚焦透镜器件调整纳米聚焦的焦距的方法，所述方法包括：

步骤1)，通过中红外散射型扫描近场光学显微镜针尖的散射光直接照射金属天线，激发氧化钼声子激元；

得到电场分布，测量焦距的长度；

步骤2)，改变金属天线尺寸，重复步骤1)，得到电场分布，测量焦距的长度；

步骤3)，重复步骤2)，直至焦距调整到合适的位置。

本发明的又一个目的在于提供一种基于声子极化波的平面聚焦透镜器件调整纳米聚焦的焦距的方法，所述方法包括：

步骤a)，使用入射红外光照射所述金属天线，在金属天线边界处激发声子激元；

得到电场分布，测量焦距的长度；

步骤b)，改变入射红外光的波数，重复步骤a)得到电场分布，测量焦距的长度；

步骤c)，重复步骤b)，直至焦距调整到合适的位置。