[发明专利]一种可调控电场分布及透射强度的光学器件及其调控方法

说明书

本发明属于光学器件技术领域，具体涉及一种可调控电场分布及透射强度的光学器件及其调控方法，包括一互相连接的基底层和单层结构，单层结构由多个结构相同的周期单元平面拼接而成，每个周期单元由第一矩形块、第二矩形块和第三矩形块拼接而成，第一矩形块、第二矩形块和第三矩形块的短边互相平行，且沿x方向依次拼接，第一矩形块和第三矩形块由贵金属制成，第二矩形块由金属Mg制成。该结构可以通过吸氢和脱氢反应改变第二矩形块的材料性质，从而实现调节电场分布和透射强度的调控。该结构为单层平面结构，制备和使用方法简单方便，易于操作，可根据使用者的目标实现不同的功能及效果。

技术领域

本发明属于光学器件技术领域，具体涉及一种可调控电场分布及透射强度的光学器件及其调控方法。

背景技术

近年来，纳米结构的光学特性被普遍关注和研究，并在光学、传感、化学催化中展现出极大的应用潜能，如纳米尺度光操控、强电场激发的光学器件等技术。其中，人造纳米结构因其可根据功能目标导向进行人为设计的优势，在研究领域被广泛地研究，尤其在等离子体纳米结构的局域电场增强以及透射特性调控的研究工作中出现了很多新颖的现象。近年来，研究领域提出了一些具有自然界中的材料所不具备的奇异电磁特性的复合材料，将两种或两种以上的材料根据功能目标导向进行设计组合，以实现不同的功能及作用效果。

在研究领域，研究者们通过设计各种周期阵列的人造纳米结构以及电磁学原理的拟合，例如，螺旋型、L型、多层万字形、颗粒自组装体等结构，实现了可调控的电场分布及透射特性的性能，被广泛应用于吸附催化反应、食品安全及生物分子探测等领域。此外，研究者们也研究了球状体和三角形金属等纳米结构的光学透射特性，发现局域表面等离激元共振可以形成增强透射效应。

纳米结构透射光谱分布在可见光区中且能激发局域电场的贵金属主要有银、金、铜金属材料。局域电场分布以及透射特性的实现以及调控不但取决于纳米结构的形状、大小、层数、组装聚集度等因素，而且与这些纳米结构的材料密切相关。因此，为实现可调节的电场分布和透射特性的增强，纳米结构在制备技术上提出了更高的要求。传统调节表面电场分布和透射强度的方法有重新制作结构和调控入射光的偏振方向。前者，需要重新制作，成本高；后者，严重依赖于纳米结构的形貌，也不能实现渐变式的调控。

发明内容

为了解决现有技术中存在的固定结构中电场分布和透射强度不可调的技术问题，本发明提供了一种可调控电场分布及透射强度的光学器件及其调控方法，该结构可以通过吸氢和脱氢反应转化结构中第二矩形块的材料性质，实现调节电场分布和透射强度调控。该结构为单层平面结构，制备和使用方法简单方便，易于操作，且可一体成型，可根据使用者的目标实现不同的功能及效果，通过吸氢或者脱氢反应即可实现对宽频透射强度及局域电场增强位置的调节。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种可调控电场分布及透射强度的光学器件包括一互相连接的基底层和单层结构，所述单层结构由多个结构相同的周期单元平面拼接而成；

每个周期单元由第一矩形块、第二矩形块和第三矩形块拼接而成；所述单层结构由多个结构相同的周期单元按矩形周期阵列平面连接而成；每个周期单元由第一矩形块、第二矩形块和第三矩形块拼接而成，

所述的第一矩形块、第二矩形块和第三矩形块短边互相平行，且沿x方向依次拼接；

所述的第一矩形块和第三矩形块由贵金属制成，第二矩形块由金属Mg制成。

进一步地，所述第二矩形块的短边宽度小于所述第一矩形块和第三矩形块的短边宽度。

进一步地，所述第一矩形块与第二矩形块的长度不相等。

进一步地，所述第一矩形块的与第三矩形块的宽度不等，并且所述第二矩形块为梯形，所述基底层为玻璃。

进一步地，所述的光学器件的调控方法，包括以下步骤：