[发明专利]一种基于多腔亚波长光栅结构的偏振器件

说明书

本发明公开了一种基于多腔亚波长光栅结构的偏振器件，所述偏振器件包括基底和薄膜结构；所述基底上具有光栅，所述薄膜结构设置在所述光栅的顶部和底部；所述薄膜结构包括至少两层金属层和至少一层介质层，其中，每层所述介质层均位于两个所述金属层之间。本发明实施例的偏振器件基于多腔亚波长光栅结构的偏振器件为实现超带宽，性能优异，容易制备的偏振器件提供了一个新的思路。

技术领域

本发明涉及光学器件，特别涉及一种基于多腔亚波长光栅结构的偏振器件。

背景技术

偏振器是光学系统和光学测量中的重要器件。偏振芯片功能应用很广，在光学成像器件中(CCD偏振成像阵列)，平板显示技术、光通讯、集成光学、光电探测中有重要的应用前景。亚波长结构偏振器件具有体积小，工作波长范围宽且对入射角不敏感等优点，在上述应用中变得越来越重要。随着纳米光子学和纳米技术的不断发展，高质量、高性能的偏振器件也取得了很大的进展。在宽波长范围内起偏振作用的亚波长纳米线性偏振器(光栅周期小于工作波长)在器件的小型化和集成化、偏振成像、医疗应用和显示器等方面都有很好的应用。目前常用的金属线偏振光栅消光比较低、工作波段较窄。因此，红外宽波段高性能亚波长结构线偏振器件的研究具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于多腔亚波长光栅结构的偏振器件。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种基于多腔亚波长光栅结构的偏振器件，所述偏振器件包括基底和薄膜结构；所述基底上具有光栅，所述薄膜结构设置在所述光栅的顶部和底部；所述薄膜结构包括至少两层金属层和至少一层介质层，其中，每层所述介质层均位于两个所述金属层之间。

进一步地，所述基底材料为ZnSe、SiO₂、Y₂O₃、液晶、、ZnS或Ge。

进一步地，所述金属层的材质为铝、金、银或铬。

进一步地，所述介质层材料为腔结构材料，更进一步地，所述介质层的材质为BaF₂、CaF₂，MgF₂，YF₃，SrF₂。

进一步地，所述光栅的周期为30nm以上，占空比为0.3～0.7，所述光栅的高度为30nm以上，所述金属层的高度为5nm以上；所述薄膜结构包括上下设置的两层所述介质层，其中，位于底层的所述介质层的厚度为20nm以上，位于顶层的所述介质层厚度也为20nm以上。

进一步地，所述偏振器件的工作波段为0.2-15μm。

本发明实施例提供的一种基于多腔亚波长光栅结构的偏振器件是基于等效介质理论和时域有限差分的数值计算方法以及FP腔理论，提出了一种基于多腔亚结构光栅光栅的超宽波段线偏振器件，引入腔型光栅后由于共振腔效应，提高了TM透过率(特别在短波部分)和偏振消光比。同时通过改变腔长可调控TM透过率峰值位置，本发明实施例的偏振器件在整个0.2-15μm的宽带中获得了大于95dB的消光比和平均大于85％的TM透过率。基于多腔亚波长光栅结构的偏振器件为实现超带宽，性能优异，容易制备的偏振器件提供了一个新的思路。

附图说明

图1为本发明实施例中偏振器件的结构示意图；

图2为实施例一中偏振器件的结构示意图；

图3为实施例一中偏振器件的单腔金属光栅线性偏振器的性能TMT；

图4为实施例一中偏振器件在3.0～5.0μm波段中的单腔金属光栅线性偏振器的性能ER；

图5为实施例一中偏振器件在5.0～8.0μm波段中的单腔金属光栅线性偏振器的性能ER；