[发明专利]基于超材料的光忆阻片

说明书

技术领域

本发明属于光电材料领域，涉及一种基于超材料的波导式光忆阻片。

背景技术

忆阻器的概念由Leon Chua在1971年提出，得名于元件电阻对通过其电量的记忆性，被认为是除电阻、电容和电感外的第四个基本无源电路元件。它的出现有望改善整个电子电路的理论和应用，在大规模集成电路、非易失性存储器、人工神经网络等方面有着巨大的应用潜能。忆阻器的概念被提出来后并没有得到广泛关注，直到2008年惠普公司的Strukov等人在夹在铂金电极中间的TiO₂中观察到了明显的忆阻行为，忆阻器才被广泛关注。目前已经在多种材料体系中观察到了忆阻现象，如金属氧化物薄膜、有机物薄膜和纳米颗粒等。

Engheta及其研究团队提出并实现了集成光学纳米电路，他们利用光场与纳米结构的反应得到功能化的光频电容、电感和电阻。介电常数的虚部大于0的材料，可以作为光电阻，介电常数的实部大于0的材料可以作为光电容，介电常数小于0的材料可以作为光电感。然而，能够用于光学器件上的光忆阻片并没有见到过报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于超材料的波导式光忆阻片。

本发明提供的片状的忆阻器(也即光忆阻片或片状的光忆阻器)，包括光忆阻和填充介质；

其中，所述光忆阻位于所述填充介质内；

所述光忆阻的个数至少为一个。

上述光忆阻片也可只由上述光忆阻和填充介质组成。光忆阻具有与忆阻器类似的性质，只是激励信号为电磁波。与忆阻器类比，透射率相当于忆阻器中的电阻，入射电磁场能量相当于加载电压。光忆阻片为片状的光忆阻器。该光忆阻片可根据需要加工成所需尺寸的片状。光忆阻为实现光忆阻器功能的核心元件。

上述光忆阻片中，构成所述光忆阻的材料为陶瓷颗粒、导电金属材料或非正定介质；

其中，所述陶瓷颗粒具体为CaTiO₃、SrTiO₃或BaTiO₃；

所述导电金属材料具体为金、银或铜；

所述非正定介质具体为石墨、二硫化钼或磷酸钛氧钾；

构成所述填充介质的材料为对所述光忆阻器的使用频段透明的材料，具体可为聚四氟乙烯，所述聚四氟乙烯位于微波频段。

所述陶瓷颗粒的粒径为1μm-2μm，介电常数为1-10000，介电损耗角正切低于0.1。

构成所述光忆阻的材料为陶瓷颗粒，所述光忆阻的形状为立方体、球体；其中，所述立方体具体可为正方体或球体。所述正方体的边长具体可为0.5mm-10mm，更具体可为2mm；所述球体的直径具体可为0.5mm-10mm，更具体可为2mm。所述形状为立方体或球体的光忆阻，可由CaTiO₃、SrTiO₃或BaTiO₃于1400℃-1450℃烧结后冷却至室温而得。

构成所述光忆阻的材料为导电金属材料，所述光忆阻为导电金属材料本体，且所述本体具有一缺口；电感L部分由所述导电金属材料构成，电容C部分由所述缺口构成，且所述电感L部分的两个端面作为所述电容C部分的电极。

所述本体的形状为方形、圆形或Ω形。

所述光忆阻的个数不少于一个且构成所述光忆阻的材料为陶瓷颗粒或非正定介质时，所述光忆阻在所述波导内周期性排列，且相邻两光忆阻之间的间距相同。

所述周期性排列具体可为矩阵式排列。

另外，上述本发明提供的光忆阻片在制备光学器件中的应用及含有所述光忆阻片的光学器件，也属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种能够用于光路系统的波导式光忆阻片，其透射率在电磁场的加载下表现出有高低透射率的变化，并具有记忆效应。该波导式光忆阻片可以用作一种光学元器件，使现有的光路设计更富有功能性，能使光学产品，如矢量网络分析仪等，向功能更丰富的方向发展，且便于插取。该波导式光忆阻片的制造方法简单，成本低，具有重要的应用价值。

附图说明

图1为实施例1所得光忆阻片的结构示意图

其中，1为填充介质；2为光忆阻；

图2为光忆阻片一种典型的透射率-入射光功率曲线。

图3为光忆阻片另一种典型的透射率-入射光功率曲线。

图4为光忆阻片另一种典型的透射率-入射光功率曲线，此光忆阻行为表现出单向记忆性。

图5为光忆阻片另一种典型的透射率-入射光功率曲线，此光忆阻行为表现出单向记忆性。

具体实施方式