[发明专利]一种高消光比宽带线偏振片

说明书

本发明公开了一种高消光比宽带线偏振片，采用双抛的石英玻璃做衬底，衬底上设有纳米结构，纳米结构由若干阵列式排布的纳米结构单元构成，纳米结构单元为长方形金属‑非金属‑金属三明治纳米棒，横向和纵向相邻纳米结构单元的距离分别相同，且所有纳米结构单元的尺寸均相同，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度及材料相同。本发明线偏振片在可见光范围内的最大消光比大于10000，消光比大于500的波段为460纳米‑660纳米。本发明线偏振片提高TM光下的透射率，同时降低TE光下的透射率，以此产生高消光比，且TM光下的最小透射率大于50％。

技术领域

本发明属于成像设备、光学器件领域，涉及一种基于金属-非金属-金属三明治纳米棒结构的高消光比宽带线偏振片及应用。

背景技术

偏振片被广泛用于液晶显示、光学测量、光通信、分束镜等光学系统中，是一种不可或缺的光学器件。可以让特定偏振方向的光通过(通常TM光)，阻止或减弱TE光的透射率。在过去，线偏振片主要用各种有机材料制作而成，如液晶。液晶必须在导电情况下才会产生偏振效应。也有的偏振片是用纳米光栅的结构制作而成，但是消光比有限，且具有较大消光比的波段较短，比如在可见光波段内，很少有线偏振片消光比大于500的波段可以达到200纳米及以上。一般消光比大于500的偏振片才能达到偏振效果。因此，如何设计一种具有宽广的大消光比波段的线偏振片是光学器件领域的趋势。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于金属-非金属-金属三明治纳米棒结构的线偏振片。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高消光比宽带线偏振片，采用双抛的石英玻璃做衬底，所述衬底上设有纳米结构，所述纳米结构由若干阵列式排布的纳米结构单元构成，所述纳米结构单元为长方形金属-非金属-金属三明治纳米棒，横向和纵向相邻纳米结构单元的距离分别相同，且所有纳米结构单元的尺寸均相同，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度及材料相同。

进一步地，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度均为30-50纳米，非金属层的厚度为30-50纳米。

进一步地，所述非金属的折射率n₁需满足1.45≤n₁≤1.55。

进一步地，所述金属为铝、银、金。

进一步地，所述纳米结构表面覆盖保护层，所述保护层的折射率n₂需满足1.38≤n₂≤1.42。

进一步地，所述纳米结构表面覆盖保护层，所述保护层的厚度为50纳米-400纳米。

进一步地，横向相邻纳米结构单元的距离为90-110纳米，纵向相邻纳米结构单元的距离为720-880纳米，纳米棒宽度为35-45纳米，长度为660-810纳米。

本发明线偏振片的原理为：在金属与非金属，或金属与空气之间产生等离子体并发生特定波段的共振耦合；在垂直方向的金属-非金属-金属三明治结构基于法布里珀罗原理。

相对于现有技术，本发明具有以下有益技术效果：本发明线偏振片在可见光范围内的最大消光比大于10000，消光比大于500的波段为460纳米-660纳米。本发明线偏振片提高TM光下的透射率，同时降低TE光下的透射率，以此产生高消光比，且TM光下的最小透射率大于50％。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高消光比宽带线偏振片立体图；

图2为图1线偏振片的俯视图；

图3为图1线偏振片的侧视图；

图4为图1线偏振片在TM、TE光下的光谱曲线；

图5为图1线偏振片的消光比示意图；

图6为图5消光比的放大图，可以看出消光比大于500的波段范围。