[发明专利]一种实现石墨烯在可见光波段吸波方法及吸波装置

权利要求书

1.一种实现石墨烯在可见光波段吸波装置，其特征在于，包括多刻槽结构，所述的多刻槽结构为周期性微结构，周期性微结结构的原胞由两个或两个以上宽度相同、深度不同的窄金属刻槽构成，原胞是指结构的基本单元；刻槽内及其上方填充介质覆盖层，石墨烯位于介质覆盖层上方。

2.根据权利要求1所述的吸波装置，其特征在于，针对TM偏振光，由于金属刻槽的腔共振效应，不同深度的金属刻槽对应不同的石墨烯光吸收波长，多个不同深度金属刻槽的组合可以实现石墨烯的宽带光吸收。

3.根据权利要求1-2任一所述的吸波装置，其特征在于，所述的金属刻槽的宽度为w，刻槽深度为d₁、d₂、d₃……，刻槽宽度w和刻槽深度为d符合式(1)

其中，λ是石墨烯光吸收波长，l为整数，d_i为刻槽深度；n_eff为刻槽的有效折射率，具体的是等效为金属-介质-金属波导的模式折射率，其大小与金属和介质覆盖层的介电常数有关。

4.根据权利要求3所述的吸波装置，其特征在于，所述的介质材料覆盖层的材料是甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯在可见光波段的折射率为1.49。

5.根据权利要求4所述的吸波装置，其特征在于，所述的多刻槽结构还包括基底；所述的基底是具有光滑表面的光学基片，作为支撑微结构，能够支撑周期性微结构。

6.根据权利要求5所述的吸波装置，其特征在于，所述的基底为二氧化硅基片。

7.根据权利要求3-6任一所述的吸波装置，其特征在于，所述的原胞的周期Λ为300nm、石墨烯厚度t为5nm，刻槽宽度w为30nm，金属材料厚度D为100nm，刻槽深度d₁为20nm，刻槽深度d₂为35nm，刻槽深度d₃为50nm，刻槽深度d₄为80nm，刻槽深度d₅为90nm，可以实现石墨烯在可见光波段的宽带吸收。

8.根据权利要求7所述的吸波装置，其特征在于，所述的吸波装置在470-800nm波段内石墨烯的光吸收效率高于60％。

9.一种实现石墨烯在可见光波段吸波装置，其特征在于，所述的吸波装置包括一个金属单刻槽，所述的单刻槽符合式(1)；

其中，λ是石墨烯光吸收波长，l为整数，d_i为刻槽深度；n_eff为刻槽的有效折射率，具体的是等效为金属-介质-金属波导的模式折射率，其大小与金属和介质覆盖层的介电常数有关；

所述金属单刻槽为周期性微结构，周期性微结结构的原胞由一个窄金属刻槽构成，原胞是指结构的基本单元；刻槽内及其上方填充介质覆盖层，石墨烯位于介质覆盖层上方；

通过改变单刻槽结构中金属刻槽的深度，进而改变石墨烯光吸收通道的波长，实现对不同波长的选择性光吸收增强。

10.一种利用权利要求1-9任一所述的吸波装置实现石墨烯在可见光波段吸波的方法。