[发明专利]一种基于表面等离激元共振的可见光变色镜片及其制备方法

说明书

本发明提出了一种基于表面等离激元共振的可见光变色镜片及其制备方法，包括镜片基片，镜片基片的表面自上而下依次排布可见光全带宽增透膜膜层、二维纳米U型金属银薄膜周期阵列膜层以及二氧化硅打底层。该基于表面等离激元共振的可见光变色镜片的制备方法，在生产制备镀薄膜时采用光学监控以及石英晶体监控方法对膜层厚度进行监控，所制备的镀膜膜层具有附着牢固、膜层结构致密、耐高低温及耐腐蚀的特点，该方法操作简单，便于批量生产，稳定性好及成品率高。该基于表面等离激元共振的可见光变色镜片，兼具可见光全带宽高透射与基于表面等离激元共振可见光变色的双重功能等优点，发展潜力巨大，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于U型金属银薄膜周期阵列膜层界面等离激元共振技术领域，具体涉及一种基于表面等离激元共振的可见光变色镜片及其制备方法。

背景技术

表面等离子体(SPs)是一种由入射光在金属表面激发的近场波，具有场强增强、光场分布高度局域化和可沿金属表面传导的特性。在众多的金属材料中，基于金属银的吸收系数小，在可见光波段吸收损耗最小，且其介电常数在可见光区域实部为负，为用来实现表面等离激元与入射光频率相同时产生共振现象的理想材料。表面等离子体共振(SPR)具有金属纳米结构非常独特的光学特性，如表面光电场增强、表面增强光谱、增强拉曼散射、光透射增强、表面等离子体纳米波导、光学力增强、表面等离子体光催化、表面增强的能量转移及选择性光吸收等。当入射光强在介质与金属薄膜界面处发生全内反射时渗透到金属薄膜内的倏逝波，引发金属中的自由电子产生表面等离子体，当表面等离子体与倏逝波的频率相等时，二者将发生共振，界面处的全反射条件将被破坏，呈现衰减全反射现象，入射光被金属表面自由电子吸收，使反射光能量急剧下降。

表面等离子体共振(SPR)为当光波入射到金属与介质分界面时，金属表面的自由电子发生集体共振振荡，产生表面等离子体激元波(SPP)，它们能够在金属纳米颗粒周围或者在平坦的金属表面传播，光波与金属表面的自由电子耦合而形成一种沿着金属表面传播的近场电磁波，当自由电子的振荡频率与入射光波的频率一致，就会产生共振，在共振状态下电磁场的能量被有效地转变为金属表面自由电子的集体振动能，这时就形成了一种特殊的电磁模式，即电磁场被局限在金属表面很小的范围内并发生增强，这种现象被称为表面等离子体共振(SPR)现象。

国际市面上并无生产基于表面等离激元共振可见光变色的眼镜镜片，尤其是眼镜镜片上未曾使用表面等离激元共振技术进行可见光变色。国际市面上没有开发出进行基于表面等离激元共振可见光变色的眼镜镜片，故市面上任何眼镜镜片都不具备基于表面等离激元共振可见光变色同时在可见光全带宽高透射视野的双重功能。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本申请提出一种基于表面等离激元共振的可见光变色镜片及其制备方法。

第一方面，本发明的实施例提出了一种基于表面等离激元共振的可见光变色镜片，包括镜片基片，镜片基片的表面自上而下依次排布可见光全带宽增透膜膜层、二维纳米U型金属银薄膜周期阵列膜层以及二氧化硅打底层。

在一个优选的实施例中，二维纳米U型金属银薄膜周期阵列膜层的厚度为10nm～30nm。

在一个优选的实施例中，二氧化硅打底层的厚度为2nm～10nm。

第二方面，本发明的实施例提出了一种基于表面等离激元共振的可见光变色镜片的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：在镜片基片上进行离子辅助轰击电子束蒸镀沉积二氧化硅打底层；

步骤S2：每个镜片基片上夹附掩模板，在二氧化硅打底层上进行电子束蒸镀沉积二维纳米U型金属银薄膜周期阵列膜层结构；

步骤S3：最后取掉掩模板，再进行离子束辅助沉积电子束蒸镀可见光全带宽增透膜层。

在一个优选的实施例中，掩模板的光学中心区采用激光干涉直写亚波长尺度的U型纳米尺寸开区镂空结构。