[发明专利]偏振片

说明书

本发明提供一种偏振片，包括多个亚波长单元，多个亚波长单元间隔排列，形成一维周期性阵列；其中亚波长单元为圆柱形，亚波长单元的半径为56nm。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：偏振片工作在可见光波段，能够高效地反射p极化光、透射s极化光。在波长为580nm的可见光波段其极化转化性能最优，其反射比和透射比分别高达24dB和17dB。此外，超表面偏振片对系统的结构尺寸以及实际加工过程中可能存在的晶格缺陷不敏感，表明超表面偏振片可以工作在宏观尺度也可以工作在微纳米尺度下，并且对加工精度的要求不严格。同时，在±10°的入射条件下，超表面偏振片的反射比和透射比均能大于10dB，因而本发明偏振片具有一定的入射角度偏差可接受性。

技术领域

本发明涉及光学领域，更具体地，本发明涉及一种工作在可见光波段偏振片。

背景技术

新型的人工电磁超表面通常由亚波长尺寸的单元结构组成，利用这种超表面的结构设计，能够进一步调控入射电磁波的振幅，相位以及极化状态，从而引起了各个研究领域的广泛关注。同时电磁超表面也因其超薄的厚度使其能进一步改变传统的光学测量方式，在微纳米尺度上进行光学实验。但是目前存在的基于超表面的光学原件的设计存在一下几个问题：首先，等离子超表面尽管能够在微纳米尺度上表现出新颖的光学效果，但是由于金属材料本身的吸收很大，使得等离子体超表面实际的反射和透射的效率很低；其次，与等离子体超表面相比，介电超表面能够提高超表面的工作效率，但是由于自然界中的介电材料，比如说硅和锗，其在可见光波段，特别是小于600nm的波段的自身吸收仍然不可忽视，这使得大部分关于高效率的超表面的设计都集中在近红外波段；此外，现有的偏振片设计通常对结构的尺寸大小，晶格的扰动以及入射光的角度范围等外界因素的影响比较敏感，这进一步降低了其工作效果。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提出了一种解决现有的超表面电磁元件效率低下、工作波段受限、对加工精度要求较高以及工作性能受其他因素影响较大等问题的偏振片。

为解决上述技术问题，本发明提供一种偏振片，包括多个亚波长单元，多个所述亚波长单元间隔排列，形成一维周期性阵列；其中所述亚波长单元为圆柱形，所述亚波长单元的半径为56nm。

优选地，多个所述亚波长单元排列成的一维周期性阵列的周期为320nm。

优选地，所述亚波长单元的材质为单晶硅。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：偏振片工作在可见光波段，能够高效地反射p极化光、透射s极化光。在波长为580nm的可见光波段其极化转化性能最优，其反射比和透射比分别高达24dB和17dB。此外，超表面偏振片对系统的结构尺寸以及实际加工过程中可能存在的晶格缺陷不敏感，表明的超表面偏振片可以工作在宏观尺度也可以工作在微纳米尺度下，并且对加工精度的要求不严格。同时，在±10°的入射条件下，超表面偏振片的反射比和透射比均能大于10dB，因而本发明偏振片具有一定的入射角度偏差可接受性。另外，本发明的偏振片的工作波段可通过改变亚波长尺寸的圆柱单元以及一维周期性阵列的周期灵活调整。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明偏振片模型示意图；

图2a为本发明偏振片对s偏振光的反射和透射图谱图；

图2b为本发明偏振片对p偏振光的反射和透射图谱图；

图3a为本发明偏振片在图2a的条件下工作波长为580nm的反射比和透射比计算结果图；

图3b为本发明偏振片在图2b的条件下工作波长为580nm的反射比和透射比计算结果图；

图4为本发明偏振片的偏振特性随着结构尺寸大小变化图；