[发明专利]一种全金属光吸收器及其制备方法

权利要求书

1.一种全金属光吸收器，其特征在于，包括金属衬底及布置在金属衬底上表面周期性排列的金属微结构单元；所述金属微结构单元为圆弧形金属薄膜结构，所述金属薄膜的截面为圆弧形，圆弧的弧面与衬底接触，开口背离衬底；所述圆弧形金属薄膜的圆弧张角θ为180度，旋转角度φ为0度，所述张角是指圆弧的圆心角，所述旋转角度是指圆弧两端的连线与水平方向的角度；所述圆弧形金属薄膜的厚度t与其采用的金属材料的电阻率相匹配以获得最佳光吸收效果；

所述圆弧形金属薄膜的长度l不小于工作波长的5倍，宽度即为圆弧的弧长；

所述金属衬底的厚度h能满足入射光的透射率接近0；所述工作波长是指光吸收器具有最大吸收率的波长，所述吸收率＝1-透射率-反射率；

工作波长的入射光，垂直射到光吸收器表面且偏振方向垂直于金属微结构单元长度方向时，光的透射率为0，反射率接近于0，吸收率接近1；工作波长的入射光，垂直射到光吸收器表面且偏振方向平行于金属微结构单元长度方向时，入射光的反射率超过90％；

所述圆弧形金属薄膜结构在金属衬底上表面沿着x方向进行周期性排列，圆弧形金属薄膜结构的长度l沿y方向设置。

2.如权利要求1所述的全金属光吸收器，其特征在于，所述工作波长的入射光，垂直射到光吸收器表面且偏振方向垂直于金属微结构单元长度方向时，光的透射率为0，吸收率不小于95％。

3.如权利要求2所述的全金属光吸收器，其特征在于，所述工作波长的入射光，垂直射到光吸收器表面且偏振方向垂直于金属微结构单元长度方向时，光的透射率为0，吸收率不小于99％。

4.如权利要求1所述的全金属光吸收器，其特征在于，所述张角θ的容忍度为140～220度；所述容忍度是工作波长的入射光垂直射到光吸收器表面且偏振方向垂直于金属微结构单元长度方向时，光的透射率为0，吸收率不小于90％。

5.如权利要求1所述的全金属光吸收器，其特征在于，所述旋转角度φ的容忍度不大于30度；所述容忍度是工作波长的入射光垂直射到光吸收器表面且偏振方向垂直于金属微结构单元长度方向时，光的透射率为0，吸收率不小于90％。

6.如权利要求1所述的全金属光吸收器，其特征在于，所述金属衬底具有光滑平整的上表面且厚度h不小于50nm。

7.如权利要求1所述的全金属光吸收器，其特征在于，所述金属微结构单元的排列周期a为700nm；所述圆弧的内径R＝200nm，外径为R+t。

8.如权利要求1所述的全金属光吸收器，其特征在于，所述金属微结构单元和金属衬底选用金属材料不要求一致，所述金属材料为金、银、铂、铜、铝、铁中的任意一种。

9.如权利要求8所述的全金属光吸收器，其特征在于，所述金属微结构单元的材料为金属铝，金属微结构单元的厚度t为10nm，工作波长为1630nm；所述金属微结构单元的材料为金属铜时，金属微结构单元的厚度t为15nm，工作波长为2040nm。

10.一种方法，其特征在于，用于制备权利要求1至9任意一项所述的全金属光吸收器，具体包括：

制备光吸收器的金属衬底；所述金属衬底为厚度h不小于50nm的金属片；或者，所述金属衬底为形成于基片表面且厚度h不小于50nm的金属薄膜；

制备周期性排列的金属微结构单元，包括以下步骤：

S1、利用飞秒脉冲双光子激光直写方法制备阵列排布的圆柱形结构；

S2、利用电子束蒸发镀膜技术在圆柱形结构的上表面镀上一层厚度为t的金属薄膜，以形成具有圆弧形金属薄膜结构的圆柱形结构；

S3、在制备好的金属衬底上表面旋涂一层树脂作为黏合层，再将步骤S2完成的圆柱形结构倒置放置在金属衬底上，使圆弧形金属薄膜和金属衬底通过树脂黏合，所述树脂的黏合力大于圆弧形金属薄膜在圆柱形结构表面的附着力；

S4、通过剥离法将圆柱形结构剥离，暴露金属圆弧形金属薄膜上表面；

S5、利用有机溶剂溶解树脂，直到只留有金属衬底和其上方的圆弧形金属薄膜结构；

至此完成所述全金属光吸收器的制备。