[发明专利]基于简单网格结构的长波红外宽波段偏振敏感吸收器

说明书

本发明公开了一种基于简单网格结构的长波红外宽波段偏振敏感吸收器，它包括：包括上层金属谐振器、中间介质层以及底层连续金属层；所述的金属谐振器是由金属单元结构组成的网格金属周期阵列结构，具有偏振特性；所述的金属单元结构包括：横杠和竖条（光栅结构），它们相互垂直，横杠至少一端与竖条相连接；金属周期阵列为简单的网格结构，即水平方向的横杠结构以及在垂直方向的光栅结构；本发明不仅具有良好的宽光谱响应和吸收性能，而且具有高度的偏振敏感特性，且结构简单易于加工。

技术领域

本发明涉及超材料吸收器以及红外探测技术领域，具体涉及一种基于简单网格结构的长波红外宽波段偏振敏感吸收器。

背景技术

吸收器是光学探测系统中的重要组成部分，它在很大程度上决定了探测系统的响应效率。随着等离激元技术的发展，基于等离激元共振的超材料吸收器可以在目标波段获得完美吸收。这对于优化光学探测系统设计起到了重要的作用。根据探测系统不同的需求，吸收器也具有不同的功能性。按照偏振性质区分，分为偏振敏感和偏振不敏感吸收器。相比较而言，偏振敏感吸收器不但能收集强度信息和相位信息而且能够采集偏振信息。利用偏振信息来实现探测的偏振成像是一种将偏振测量与图像处理相结合的探测技术，通过测量目标辐射和反射的偏振度和偏振角信息，能够在复杂的自然背景中区分出有用信息。

宽带吸收响应意味着可以捕获目标波段的所有电磁频率。因此，宽响应波段的偏振敏感吸收器对于实现高性能的偏振探测成像具有重要意义。但由于等离激元共振的窄带响应特性，利用结构简单的吸收器实现宽波段吸收响应仍具有挑战。目前实现宽带吸收的方法主要是在单元内沿水平方向设置不同规格的谐振器或是在垂直方向叠加膜层或是谐振器结构。这样都不可避免地增加了制作工艺的难度。相较于其它波段，长波红外主要用于常温物体轮廓探测，当存在杂散辐射或靠近热源的情况下具有较强的侦查能力。因此，在长波红外区域，设计一种结构简单的宽带偏振敏感吸收器对于偏振探测技术具有重要意义。

本专利拟设计一种长波红外宽波段偏振敏感超材料吸收器，利用图形的不对称性实现偏振响应。当入射辐射与单元内水平和垂直方向的结构相互作用时，会在不同波长处激发共振响应产生不同的吸收峰，吸收峰互相耦合会得到宽带吸收。通过合理的设计使吸收器在目标波段获得宽光谱吸收以及偏振敏感响应，对于优化红外探测技术，提高成像质量具有重要意义。

发明内容

为了解决现有宽带偏振敏感吸收器结构复杂，加工工艺难度大等问题，本发明提供一种长波红外宽波段偏振敏感吸收器。

基于简单网格结构的长波红外宽波段偏振敏感吸收器，它包括：包括上层金属谐振器1、中间介质层2以及底层连续金属层3；所述的金属谐振器1为是由金属单元结构组成的网格金属周期阵列结构，具有偏振特性；所述的金属单元结构包括：横杠12和竖条11，它们相互垂直，横杠12至少一端与竖条11相连接；

所述金属单元结构的横杠12连接相邻的两竖条11；横杠12呈不对称设置；

在网格金属周期阵列结构中，金属单元结构呈独立的金属块、半独立半连续的金属块和/或连续的金属块状态；

所述的连续为相邻金属单元结构之间的横杠12与横杠12、竖条11与竖条11或横杠12与竖条11，连续或连接成一体。

所述的金属单元结构的一个横杠12连接前两条相邻竖条11的上部，另一个横杠12连接后两条相邻竖条11的下部；在网格金属周期阵列结构中竖条11均连续，组成垂直方向的光栅结构，所述金属单元结构之间相邻的两条竖条11之间不设横杠12。

所述的金属谐振器1厚度t₁为0.05~0.3微米；

所述的介质层2厚度t₂为0.1~1.5微米；

所述的连续金属层3的厚度要大于其金属材料在目标波段的趋肤深度；