[发明专利]基于磷化硼材料的全电介质偏振调控器及其制作方法

说明书

本发明涉及光学器件技术领域，具体涉及一种基于磷化硼材料的全电介质偏振调控器及其制作方法。包括双杆谐振器和绝缘介质层单体，所述双杆谐振器包括第一谐振器杆和第二谐振器杆，双杆谐振器固设于所述绝缘介质层单体顶部，第一谐振器杆和第二谐振器杆与x轴、y轴之间形成45°夹角，第一谐振器杆和第二谐振器杆由磷化硼材料制作而成，绝缘介质层单体由二氧化硅材料制作而成。其可以在可见光波段454 nm‑469 nm、473 nm‑493 nm对正入射的光波实现高偏振转换，扩大了全电介质偏振调控器的适用范围，满足了更短波长的使用需求。

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，具体涉及一种基于磷化硼材料的全电介质偏振调控器及其制作方法。

背景技术

偏振态是电磁波的重要特征参量之一，在通信、探测、成像等许多实际应用中都非常重要。为了获得所需的偏振态，我们经常需要借助光偏振器件实现不同偏振状态之间的转化。自然光是非偏振光，在通过传统的调控光波偏振的器件如线偏振片时，不可避免的会损失近一半的非偏振入射光的能量，这时候就要寻找新的材料来减少能量损失。

传统的偏振控制器件常常使用自然界中的高分子聚合物和晶体来制作，但此类材料对于高频段的电磁响应很低，为了实现对偏振光良好的控制效果，偏振控制器件的几何尺寸一般远大于电磁波工作频段的波长，阻碍了偏振调控器件的在未来诸多方面的应用，不能满足通信、成像、光谱技术等方面在太赫兹及可见光波段未来日益迫切的需求。

为解决传统偏振控制器件的缺陷，超材料被投入使用。超材料是一种由亚波长单元周期性排列而构成的人工复合结构/材料，它的电磁特性可以通过结构单元的特定设计来实现人工调控，获得比自然材料更加优异的偏振光非对称转换性能来减少传统光学器件的能量损失，同时具备体积小，易集成的优点，有望替代传统的偏振器件。

现有的关于偏振的超材料分为金属超材料和全电介质超材料，其中金属超材料在太赫兹波段和近红外波段性能较好；在可见光波段，由于金属的欧姆损耗特性，导致其性能较差；而全电介质超材料由于其低损耗特性，在可见光波段应用较多。

目前，在可见光波段的全电介质超材料普遍采用硅材料形成的椭圆柱体结构或单杆结构（即谐振器）和二氧化硅矩形块（即绝缘介质层）的组合，然而由于硅材料本身在波长为540 nm以下的吸收较大，由其制作得到的全电介质偏振调控器对于波长在540 nm以下的光，其能量损失较大。因此，现有全电介质超材料偏振调控器的可见光工作波段基本位于600 nm-760nm之间，无法满足更短波长的使用需求。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于磷化硼材料的全电介质偏振调控器及其制作方法，其可以在可见光波段454 nm-469 nm、473 nm-493 nm对正入射的光波实现高偏振转换，扩大了全电介质偏振调控器的适用范围，满足了更短波长的使用需求。

本发明一种基于磷化硼材料的全电介质偏振调控器，其技术方案为：包括双杆谐振器和绝缘介质层单体，所述双杆谐振器包括用于将偏振方向沿x轴方向的偏振光转化为偏振方向沿y轴方向的偏振光或将偏振方向沿y轴方向的偏振光转化为偏振方向沿x轴方向的偏振光的第一谐振器杆和第二谐振器杆，所述双杆谐振器固设于所述绝缘介质层单体顶部，所述第一谐振器杆和第二谐振器杆与x轴、y轴之间形成45°夹角，所述第一谐振器杆和第二谐振器杆由磷化硼材料制作而成，所述绝缘介质层单体由二氧化硅材料制作而成；

其中，x轴为绝缘介质层单体宽度方向，y轴为绝缘介质层单体长度方向，第一谐振器杆、第二谐振器杆、绝缘介质层单体厚度为z轴方向。