[发明专利]一种阵列式窄带滤光片及其制备方法

权利要求书

1.一种阵列式窄带滤光片，其特征在于，包括基底和相互杂化嵌套在基底上的等间隔的第一光栅和第二光栅，所述第一光栅和第二光栅构成等离激元复合光栅，所述等离激元复合光栅周期为第一光栅和第二光栅的宽度之和；

所述第一光栅沿着基底由下而上依次由底部金属层、介质层、顶部金属层组成，所述第二光栅沿着基底由下而上依次由介质层、顶部金属层组成；

所述第一光栅的宽度为W1,第二光栅的宽度为W2，宽度占比W2/W1的范围为0.6-1.6；

所述等离激元复合光栅周期为a，a的取值范围为1.8-2.2μm。

2.如权利要求1所述的一种阵列式窄带滤光片，其特征在于，所述第一光栅和第二光栅的介质层、顶部金属层厚度对应相同。

3.如权利要求1所述的一种阵列式窄带滤光片，其特征在于，所述第一光栅、第二光栅的介质层与基底材料相同，均为二氧化硅，所述第一光栅的底部金属层、顶部金属层以及第二光栅的顶部金属层所用材料均为金。

4.一种制备权利要求1所述 的阵列式窄带滤光片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:利用有限时域差分算法和表面等离激元色散关系确定具有特定工作中心波长的等离激元复合光栅周期，进一步调谐介质层厚度和光栅宽度占比参数达到所需要的透射率、带宽和旁峰抑制，确定等离激元复合光栅的各个参数；

利用Bragg耦合和表面等离子体波数匹配原理，透射波长计算公式如下：

式中λ为中心工作波长；a为等离激元复合光栅周期；

ε_m和ε_d分别是金属和介质材料的介电常数，i为谐波共振级次；

S2:在基底上，采用紫外光刻或激光直写加工工艺，依照指定工作波长、等离激元复合光栅周期a以及第二光栅和第一光栅的宽度占比W2/W1，制备光刻胶掩膜条纹；

S3:首先在光刻胶掩膜条纹上，采用电子束蒸发或磁控溅射镀膜技术，制备间隔分布的第一光栅底部金属层；然后利用剥离技术，在基底上形成金属纳米线；最后再次采用上述镀膜技术，制备第一光栅、第二光栅的介质层和顶部金属层，形成多组等离激元复合光栅；

或：首先采用反应离子束刻蚀技术在基底上刻画合理深度的凹槽图案，采用电子束蒸发或磁控溅射镀膜技术，依次镀第一光栅的底部金属层和介质层；然后采用剥离技术去除掩膜，原凹槽台阶高出部分构成第二光栅介质层，最后再次利用上述镀膜技术，制备第一光栅和第二光栅的顶部金属层，形成多组等离激元复合光栅。

5.如权利要求4所述的一种阵列式窄带滤光片的制备方法，其特征在于，所述第一光栅和第二光栅的介质层、顶部金属层厚度对应相同。

6.如权利要求4所述的一种阵列式窄带滤光片的制备方法，其特征在于，所述第一光栅、第二光栅的介质层与基底材料相同，均为二氧化硅，所述第一光栅的底部金属层、顶部金属层以及第二光栅的顶部金属层所用材料均为金。