[发明专利]一种基于单层外在手性超表面非对称反射的光学二极管

权利要求书

1.一种基于单层外在手性超表面非对称反射的光学二极管，包括光源(3)、线偏振片(4)、宽带四分之一波片(5)、光二极管器件(6)、偏振分析测量系统(7)以及光谱仪(8)，其特征在于：上述的器件从光源(3)到光谱仪(8)依次设置，光源(3)、线偏振片(4)以及宽带四分之一波片(5)的几何中心的连线与偏振分析测量系统(7)和光谱仪(8)的几何中心连线夹角为大于0°并小于180°范围内的任意角度，且光二极管器件法线将上述夹角均分；

所述光二极管器件(6)为外在手性超表面制作在厚度为1mm-2mm的片状材料衬底上，光二极管器件(6)外在手性超表面为刻蚀加工的外在手性结构阵列谐振器，所述片状材料为介电材料或半导体材料，所述外在手性结构为U型分裂环(1)；

所述U型分裂环(1)阵列的截面为5*5mm²；

所述U型分裂环(1)的结构尺寸参数设置为R＝350nm,w＝200nm和厚度为100nm，阵列周期设置为Px＝1000nm,Py＝650nm；

所述介电材料或半导体材料为石英玻璃(2)或硅片，所述U型分裂环(1)结构为金属结构，所述金属结构的材质为金、银或铝；

所述光源(3)为白光源或激光的光束通过所述线偏振片(4)和所述宽带四分之一波片(5)去形成圆偏振光，所述圆偏振光与所述光二极管器件(6)的法线以大于0°并小于90°范围内之间的任意角度倾斜照射到所述光二极管器件(6)上，用所述光谱仪(8)测量反射光谱以及用所述偏振分析测量系统(7)和光功率器进行分析反射光的偏振状态；

一种基于单层外在手性超表面非对称反射的光学二极管具体实施步骤如下：

步骤(1)：采用数值计算，模拟不同参数的U型分裂环(1)外在手性超表面，然后通过圆偏振光倾斜入射去获得非对称反射最优值进行设计，将U型分裂环1结构尺寸参数设置为R＝350nm,w＝200nm和厚度为100nm，阵列周期设置为Px＝1000nm，Py＝650nm；

步骤(2)：采用电子束光刻技术、金属镀膜技术，在1mm-2mm厚的石英玻璃(2)上，制作出100nm厚度的U型分裂环(1)阵列谐振器；

步骤(3)：将白光源或激光的光束通过线偏振片(4)和宽带四分之一波片(5)去形成圆偏振光，圆偏振光是从法线和垂直结构对称轴的平面以一定角度入射照射到超表面上，圆偏振光与超表面法线以非0°和非90°的角度入射，用光谱仪(8)测量反射光谱，或用偏振分析测量系统(7)和光功率器进行分析反射光的偏振状态，从而实现非对称反射。