[发明专利]低层数中远红外高反射的一维金属增强型膜系结构

说明书

本发明涉及一种低层数中远红外高反射的一维金属增强型膜系结构。其技术方案是：所述一维金属增强型膜系结构总层数为23层，能实现在3～5μm和8～14μm红外波段的反射率均介于95％与99.999％之间；所述一维金属增强型膜系结构是由三个一维λ/4周期性光子晶体结构和一个金属增强层结构复合构成，所述一维金属增强型膜系结构用下式表达为(AB)³(CD)³(EF)⁴G₁MG₂。其中：(AB)³、(CD)³、(EF)⁴依次表示第一个、第二个、第三个一维λ/4周期性光子晶体结构；G₁MG₂示金属增强层结构。本发明具有生产成本低、生产周期短、层数少和反射率高的特点。

技术领域

本发明属于一维金属增强型膜系结构技术领域。具体涉及一种低层数中远红外高反射的一维金属增强型膜系结构。

背景技术

光波在穿过大气层时，会受到大气层对光波的吸收和散射，大气的散射向各个方向发射的次级波不能因为相互干涉而抵消，因而出现了沿原电磁波方向的光能量衰减。大气窗口的3～5μm中红外波段和8～14μm远红外波段在大气中有较高的透射率，所以中远红外波段大气窗口被广泛应用于红外高反射器、滤波器等新型光电器件的设计与制备。

光子晶体是一种新型的周期性结构功能材料，具有光子带隙和光子局域两个重要的特性。寻常光沿着各向异性的晶轴传播满足折射定律，并会在介质中形成不同的光程差。合理地调整光子晶体参数，可以使光子禁带频率范围内的寻常光在交界面处形成的反射相位相同，从而产生强烈的反射。如Wang Z X,等(Wang Z X,Cheng YZ,Nie Y,et al.Designand realization ofone-dimensional double hetero structure photonic crystalsfor infrared radar stealth-compatible materials applications[J].JournalofApplied Physics,2014,116(5),054905.)构造出彼此交叠共48层的四个Ge/ZnS一维双异质光子晶体结构，通过多层膜在四个不同中心波长处的相位相长，实现了材料在3～5μm和8～14μm的反射率接近100％。ZhangW G等(ZhangW G,Xu GY,Xiao S,et al.Ultra-lowinfrared emissivity at the wavelength of 3～5μm from Ge/ZnSone-dimensionalphotonic crystal[J].Optical Materials,2015,14:46-51.)开展了Ge/ZnS一维光子晶体的理论和实验研究。制备的单个光子晶体为5个周期结构，在3～5μm红外波段的平均反射率低于0.052，共需20层左右结构可以实现3～5μm红外波段的高反射。WangF等(Wang F,ChengYZ,WangX,et al.Effective modulation of the photonic band gap based onGe/ZnS one-dimensional photonic crystal at the infrared band[J].OpticalMaterials,2018,75:373-378.)继续研究了3～5μm红外高反射的Ge/ZnS一维光子晶体的理论模拟和实验制备，模拟结果和实物测试基本吻合，从结果来看，共需24层左右结构可以满足3～5μm中红外波段的高反射。