[发明专利]基于三维折叠超材料的圆偏振器及其制造方法

说明书

本发明涉及基于三维折叠超材料的圆偏振器及其制造方法。根据一实施例，一种圆偏振器可包括：衬底；以及形成在所述衬底上的多个谐振单元，每个谐振单元包括：第一折叠部，包括第一基底和形成在所述第一基底上的第一谐振图案，所述第一基底的一侧连接到所述衬底并且相对于所述衬底折叠第一角度；以及第二折叠部，包括第二基底和形成在所述第二基底上的第二谐振图案，所述第二基底的一侧连接到所述衬底并且相对于所述衬底折叠第二角度；其中，所述第一基底的连接到所述衬底的一侧与所述第二基底的连接到所述衬底的一侧彼此相对设置，并且所述第一谐振图案与所述第二谐振图案彼此反镜像对称。

技术领域

本发明总体上涉及光学器件领域，更特别地，涉及一种基于三维折叠超材料的多频带圆偏振电磁波选择器及其制造方法。

背景技术

随着科学技术的发展，圆偏振器作为光学领域中的一种重要偏振元器件，它在偏振分光、彩色显示、激光技术、生物光学成像与传感等领域得到了令人瞩目的应用。目前在光学领域，获得圆偏振光通常做法是利用线偏振片和四分之一波片两个分离元器件构成圆偏振器，由于四分之一波片的工作波长是特定的，原理上是只针对某一波长才起作用，因此这种圆偏振起偏器的工作频带单一且带宽极窄，同时由于采用了分离元件，不利于系统的集成。正是由于传统的圆偏振获取方法存在频带单一、带宽窄、不易集成等缺点，研发多频带、微型化、高性能的圆偏振器具有重要意义。

电磁超材料(Metamaterial)是由亚波长微结构单元组成的人工复合材料，具有诸多自然材料所不具备的新颖物理性质，例如目前电磁超材料具有负折射率、电磁隐身、超分辨成像、旋光性、类电磁诱导透明、不对称透射、完美吸收等奇特的物理性质。这些奇特的电磁性质与亚波长结构单元以及单元之间的相互耦合密切相关，因此，通过对超材料结构单元的精心设计，可以获得具有特定功能的新型光学元器件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种利用三维折叠超材料实现的圆偏振器件，其可应用于单频带或者多频带，并且具有集成度高、微型化等优点。

根据本发明一示例性实施例，一种圆偏振器可包括：衬底；以及形成在所述衬底上的多个谐振单元，每个谐振单元包括：第一折叠部，包括第一基底和形成在所述第一基底上的第一谐振图案，所述第一基底的一侧连接到所述衬底并且相对于所述衬底折叠第一角度；以及第二折叠部，包括第二基底和形成在所述第二基底上的第二谐振图案，所述第二基底的一侧连接到所述衬底并且相对于所述衬底折叠第二角度；其中，所述第一基底的连接到所述衬底的一侧与所述第二基底的连接到所述衬底的一侧彼此相对设置，并且所述第一谐振图案与所述第二谐振图案彼此反镜像对称。

在一些示例中，所述第一谐振图案和所述第二谐振图案每个都包括一个或多个劈裂谐振环。

在一些示例中，所述劈裂谐振环为具有开口的环形结构，所述环形结构具有矩形、正方形、跑道形、圆形、五边形或具有更多边的多边形形状。

在一些示例中，每个劈裂谐振环的开口所在的方向与所述第一和第二折叠部的连接到所述衬底的边基本平行。

在一些示例中，所述第一谐振图案和所述第二谐振图案每个都包括相同或不同大小的多个劈裂谐振环。

在一些示例中，所述第一谐振图案和所述第二谐振图案每个中的多个劈裂谐振环的开口朝向相同的方向。

在一些示例中，所述第一谐振图案和所述第二谐振图案每个都包括第一劈裂谐振环和第二劈裂谐振环，所述第二劈裂谐振环设置在所述第一劈裂谐振环的开口内，并且所述第二劈裂谐振环的开口与所述第一劈裂谐振环的开口朝向相同的方向。

在一些示例中，所述第一角度和所述第二角度每个都在20度至80度的范围。

在一些示例中，所述第一角度和所述第二角度彼此相同或不同。