一種近紅外可調頻吸收器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種近紅外可調頻吸收器，尤其是涉及一種可以實現(xiàn)調頻工作，超薄的亞波長近紅外吸收器。
【背景技術】
[0002]近紅外吸收器由于可以用來進行化學和生物檢測，因此在近紅外波段領域有廣泛的應用。其工作原理是近紅外吸收器的共振吸收譜取決于外界環(huán)境的折射率，不同外界環(huán)境的折射率是不相同的，對應到吸收器的共振吸收頻率發(fā)生變化，根據(jù)吸收頻率的變化來檢測判斷外界環(huán)境?，F(xiàn)有技術中，各種光學腔被應用到吸收器當中，其中包括法布里珀羅腔，回音壁腔等。在這些結構里，由于法布里珀羅干涉效應，或者共振整數(shù)條件，光程必須是半波長的整數(shù)倍，這大大限制了其應用范圍。
[0003]最近美國的納米快報上刊出由金屬納米圓盤和金屬基底組成的亞波長近紅外吸收器。金屬納米圓盤在近紅外存在局域的表面等離激元模式，由于金屬基底對這種表面等離激元有增強作用，所以可以實現(xiàn)幾乎完美吸收。由于金屬圓盤對入射電場不敏感，所以可以實現(xiàn)垂直和水平不同極化方向的吸收激發(fā)。利用表面等離激元的亞波長特性，可以把吸收器做到小型化。但是這種吸收器有一個缺點就是只能單頻工作。一旦結構確定，共振頻率就確定了，只能通過不同環(huán)境去變化共振頻率。對于特定頻率，必須精心制備。如果出現(xiàn)誤差，也不能微調使用，這在日趨發(fā)展的近紅外多頻段吸收應用有很大的限制。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種隨外界電壓變化可以實現(xiàn)吸收頻率移動的近紅外可調頻吸收器。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):一種近紅外可調頻吸收器，其特征在于，該吸收器包括依次設置的金屬基底、介質隔離層、石墨烯薄膜和金屬納米方塊。
[0006]所述的金屬納米方塊激發(fā)局域的表面等離激元模式。
[0007]所述的金屬納米方塊的長和寬都是440納米，厚度為20納米。
[0008]所述的石墨烯薄膜連接外加電場，其光學響應由外加電壓來控制。
[0009]所述的介質隔離層的材料為氟化鎂，介電常數(shù)為1.9，厚度為30納米。
[0010]所述的金屬基底作為反射鏡使用。
[0011]通過控制外加電壓(偏壓)，控制石墨烯的費米能級，從而改變石墨烯的光學響應，進而改變金屬方塊的共振頻率，實現(xiàn)調頻的亞波長紅外吸收器。由于金屬方塊對豎直和水平極化不敏感，本裝置可以實現(xiàn)大角度的吸收。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的效果和優(yōu)點:
[0013]1，由于本發(fā)明是由金屬納米方塊組成的吸收器。局域表面等離激元起主要作用。所以工作頻率由于等離激元的特性可以實現(xiàn)亞波長，吸收器總體厚度小于，，比普通諧振腔的1/5還小。
[0014]2，由于本發(fā)明使用的是通過外加偏壓來改變石墨烯的折射率，這樣對應不同偏壓，可以對應不同共振頻率，可以實現(xiàn)電壓調頻吸收。
[0015]3，由于本發(fā)明中的金屬納米方塊對豎直和水平極化并不敏感，所以可以天然繼承原有的金屬等離激元吸收器的優(yōu)點，實現(xiàn)大角度吸收。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結構側視圖；
[0017]圖2為本發(fā)明所用到一種基于金屬納米方塊結構的俯視圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的吸收譜隨石墨烯偏壓的變化。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0020]實施例1
[0021]如圖1?2所示，一種近紅外可調頻吸收器，該吸收器包括依次設置的金屬基底1、介質隔離層2、石墨烯薄膜3和金屬納米方塊4。上表面周期排列的方形金屬納米方塊4，其長和寬都是440納米，厚度為20納米，所用金屬可以為金或銀?？梢约ぐl(fā)局域的表面等離激元模式，在方形金屬納米方塊4的下面鋪著一層石墨烯薄膜3，石墨烯薄膜3連接外加電場，石墨烯薄膜的光學響應由外加電壓來控制。石墨烯薄膜3下面鋪著氟化鎂作為介質隔離層2，所述的介質隔離層2的材料為氟化鎂，介電常數(shù)為1.9，厚度為30納米。介質隔離層2下面是金屬基底I，其作為反射鏡使用。
[0022]通過控制外加電壓(偏壓)，控制石墨烯的費米能級，從而改變石墨烯的光學響應，進而改變金屬方塊的共振頻率，實現(xiàn)調頻的亞波長紅外吸收器。由于金屬納米方塊4對豎直和水平極化不敏感，本裝置可以實現(xiàn)大角度的吸收。
[0023]分別采用0.3電子伏特，0.4電子伏特，0.5電子伏特的費米能級所需要的偏壓施加在石墨烯薄膜3上，計算吸收器的吸收譜，以及對不同角度不同極化計算吸收譜線如圖3所示，可以看到隨著偏壓導致的費米能級的變化，吸收峰也產生了移動。這說明了可以通過控制外加電壓(偏壓)，控制石墨烯的費米能級，從而改變石墨烯的光學響應，進而改變金屬方塊的共振頻率，實現(xiàn)調頻。
【主權項】
1.一種近紅外可調頻吸收器，其特征在于，該吸收器包括依次設置的金屬基底、介質隔離層、石墨烯薄膜和金屬納米方塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種近紅外可調頻吸收器，其特征在于，所述的金屬納米方塊激發(fā)局域的表面等離激元模式。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種近紅外可調頻吸收器，其特征在于，所述的金屬納米方塊的長和寬都是440納米，厚度為20納米。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種近紅外可調頻吸收器，其特征在于，所述的石墨烯薄膜連接外加電場，其光學響應由外加電壓來控制。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種近紅外可調頻吸收器，其特征在于，所述的介質隔離層的材料為氟化鎂，介電常數(shù)為1.9，厚度為30納米。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種近紅外可調頻吸收器，其特征在于，所述的金屬基底作為反射鏡使用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種近紅外可調頻吸收器，該吸收器包括依次設置的金屬基底、介質隔離層、石墨烯薄膜和金屬納米方塊。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過控制外加電壓(偏壓)，控制石墨烯的費米能級，從而改變石墨烯的光學響應，進而改變金屬方塊的共振頻率，實現(xiàn)調頻。
【IPC分類】G02B5-00
【公開號】CN104536068
【申請?zhí)枴緾N201410837916
【發(fā)明人】石溪, 孫勇
【申請人】同濟大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月25日