本发明涉及相变材料,尤其涉及一种基于相变材料的窄带吸收器件。
背景技术:
1、近年来,已出现许多在红外和太赫兹波段工作的不同类型的等离子体折射率传感器,包括混合微腔、纳米圆盘、网络型超表面、金属光栅等,或者由其它介质与金属结构构成的窄带吸收结构。然而,制造这些设备需要昂贵且不易扩展的精细纳米制造技术,设计上缺乏灵活性,而且面临着一旦器件成型,吸收的波段就无法进行动态调控,这也导致器件结构变得复杂,无法用一个器件进行多波段的调控。
2、在现有的窄带吸收体结构中,窄带吸收体结构主要采用金属/介质/金属的结构,金属与介质相组合的结构,或者介质/金属构成的超表面的形式,结构复杂且随角度变化敏感。大多数金属/介质/金属的结构容易受到结构的影响,也就是说,它们的颜色会随着偏振和入射角的变化而变化。或者由金属与介质相组合的结构无法实现动态的开关组合以及探测光强的强弱。因此,设计一种兼具动态可调控的窄带吸收技术具有重大的实际意义。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于相变材料的窄带吸收器件,用以解决现有技术中窄带吸收器件不能实现动态调控的缺陷,实现窄带吸收器件的动态调控。
2、本发明提供一种基于相变材料的窄带吸收器件,包括:
3、窄带吸收腔体结构,包括金属层、介质层和相变层;
4、钽酸锂单晶片结构,位于所述窄带吸收腔体结构之下;
5、在光线射到所述窄带吸收腔体结构时,所述窄带吸收腔体结构用于吸收对应波长的光线,产生热释电效应,所述钽酸锂单晶片结构用于产生电流,以根据所述电流的大小获得所述光线的光强信息,并根据所述电流的大小改变所述相变层的状态以控制开光的关断。
6、根据本发明提供的一种基于相变材料的窄带吸收器件,所述窄带光吸收体腔结构包括从下到上依次布设的第一金属层、第一介质层、相变层、第二介质层、第二金属层和第三介质层。
7、根据本发明提供的一种基于相变材料的窄带吸收器件,根据所述电流的大小调控对所述第一金属层施加的电压,控制所述相变层中相变材料的晶化和非晶化比例,以调控所述光线的吸收。
8、根据本发明提供的一种基于相变材料的窄带吸收器件,所述相变层使用的相变材料光学损耗大于第一预设阈值,且折射率小于第二预设阈值;
9、所述金属层的反射率大于第三预设阈值。
10、根据本发明提供的一种基于相变材料的窄带吸收器件,所述相变层使用的相变材料的厚度少于1微米。
11、根据本发明提供的一种基于相变材料的窄带吸收器件,所述相变层有多个,每个相变层包括相变材料层和位于所述相变材料层两侧的电极层。
12、根据本发明提供的一种基于相变材料的窄带吸收器件,相邻两个所述相变材料层之间的电极层共用。
13、根据本发明提供的一种基于相变材料的窄带吸收器件,所述第一金属层和所述第一介质层之间还包括反射层。
14、根据本发明提供的一种基于相变材料的窄带吸收器件,所述第一金属层为w,所述反射层为ag,所述第一介质层为tio2,所述相变层为gsst,所述第二介质层为tio2,所述第二金属层为ag,所述第三介质层为mgf2。
15、根据本发明提供的一种基于相变材料的窄带吸收器件,所述第一金属层的厚度为200nm,所述反射层的厚度为200nm,所述第一介质层的厚度为78nm,所述相变层的厚度为100nm,所述第二介质层的厚度为78nm,所述第二金属层的厚度为22nm,所述第三介质层的厚度为22nm,所述钽酸锂单晶片结构的厚度为75微米。
16、本发明提供的相变材料的窄带吸收器件,通过窄带吸收腔体结构对相应的波长进行吸收,由于热释电效应,导致钽酸锂单晶片结构可以产生电流,可根据电流大小得到光强信息,监测光的强弱;并根据根据电流的大小改变相变层的状态,从而调节目标光吸收的比例,实现动态的开关调控,且半高宽非常窄,对角度不敏感,结构简单,易于集成,开关比高。
1.一种基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,所述窄带光吸收体腔结构包括从下到上依次布设的第一金属层、第一介质层、相变层、第二介质层、第二金属层和第三介质层。
3.根据权利要求2所述的基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,根据所述电流的大小调控对所述第一金属层施加的电压,控制所述相变层中相变材料的晶化和非晶化比例,以调控所述光线的吸收。
4.根据权利要求1所述的基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,所述相变层使用的相变材料光学损耗大于第一预设阈值,且折射率小于第二预设阈值;
5.根据权利要求1所述的基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,所述相变层使用的相变材料的厚度少于1微米。
6.根据权利要求1所述的基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,所述相变层有多个,每个相变层包括相变材料层和位于所述相变材料层两侧的电极层。
7.根据权利要求6所述的基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,相邻两个所述相变材料层之间的电极层共用。
8.根据权利要求2所述的基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,所述第一金属层和所述第一介质层之间还包括反射层。
9.根据权利要求8所述的基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,所述第一金属层为w,所述反射层为ag,所述第一介质层为tio2,所述相变层为gsst,所述第二介质层为tio2,所述第二金属层为ag,所述第三介质层为mgf2。
10.根据权利要求9所述的基于相变材料的窄带吸收器件,其特征在于,所述第一金属层的厚度为200nm,所述反射层的厚度为200nm,所述第一介质层的厚度为78nm,所述相变层的厚度为100nm,所述第二介质层的厚度为78nm,所述第二金属层的厚度为22nm,所述第三介质层的厚度为22nm,所述钽酸锂单晶片结构的厚度为75微米。
