一种亚波长多层纳米锥二维阵列截止吸收器

本发明涉及光学超材料，特别涉及一种截止吸收器。

背景技术：

1、超材料是一种人工合成的材料，其性能不是通过自然元素的组合，而是通过精心设计的微观结构来实现的。超材料能够在电磁波与物质相互作用中展现出自然界中不存在的特性，因其独特的电磁特性，其在许多领域都由潜在的应用价值，包括无线通信、传感器、磁共振成像、生物医学应用、电磁波调控、电磁隐身等。在大多数应用中，超材料的吸收损耗通常会降低性能；然而，对于人造光吸收器，吸收损失变得有用，并且可以通过调节超材料结构的几何参数、形状来设计超材料吸收器。完美吸收器是一种能够吸收所有入射电磁波而不反射任何电磁波的理想化物理结构。近年来，超表面纳米结构因其在超薄光学应用中的光操纵能力和多功能性而受到广泛关注。它们被广泛应用于许多领域，如光学滤波、光检测和传感、光信号处理等，基于纳米结构的宽带完美吸收体也得到了广泛的研究和发布。

2、在许多应用中，需要在吸收带和非吸收带之间有明显的吸收截止。截止吸收效率可表示为消光比er = 10*log (aa/an) db，其中aa为吸收带内的最小吸收，an为非吸收带内的最大吸收；消光差ed = aa-an；截止斜率cs = (aa-an)/(λa-λn)，其中λa为吸收带内的最大波长/最小波长，λn为非吸收带内的最小波长/最大波长。理想情况下，er、ed和cs应尽可能大。这些工作在宽带吸收体领域取得了巨大进展，但没有考虑截止效率，而截止效率在应用中很重要。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种亚波长多层纳米锥二维阵列截止吸收器，在纳米尺度上实现对特定波长光的高效吸收。

2、本发明的目的是这样实现的：一种亚波长多层纳米锥二维阵列截止吸收器，包括生长在二氧化硅衬底上的四棱柱，所述四棱柱包括三层结构，底层为硫化锌柱，中层为磷化铟柱，顶层为硫化锌柱，所述四棱柱的顶部生长有四棱锥，所述四棱锥选用材料金，形成装配体，多个装配体组合形成交叉阵列。

3、进一步的，所述四棱柱的长宽与阵列周期p保持一致，四棱锥底面的长宽与四棱柱保持一致。

4、进一步的，所述底层的硫化锌柱高度为h4，所述中层的磷化铟柱高度为h3，所述顶层的硫化锌柱高度为h2，所述四棱锥的高度为h1；其中，p=230-270nm；h1=270-350nm；h2=90-170nm；h3=38-128nm；h4=62-142nm。

5、进一步的，其中，p=250nm；h1=310nm；h2=130nm；h3=78nm；h4=102nm。

6、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

7、本发明使得波长从紫外到中红外（100nm-4000nm）段，在吸收带100到560 nm的波段内实现了0.993的平均吸收，在非吸收带1120nm-4000nm波段内平均吸收仅为0.02；其中er为9.6db，ed为0.877，cs为0.0016 nm-1；高频段通信是在短波长的范围内具有高吸收，而在比截止波长更长的任何波长范围内，吸收率接近于零；本发明所提出的完美截止吸收体正好具备这种光谱选择性，有助于提高通信系统中滤波器的性能，减少干扰和噪声，其为提高高频段通信质量提供了一种有效的方法；在光学成像和检测领域，需要精确控制光的波段以获取更清晰和准确的图像或检测结果。该吸收器可以作为高性能的光学滤波器，有效过滤掉紫外到黄绿光波段的干扰光，增强成像和检测的灵敏度和准确性。

1.一种亚波长多层纳米锥二维阵列截止吸收器，其特征在于，包括生长在二氧化硅衬底上的四棱柱，所述四棱柱包括三层结构，底层为硫化锌柱，中层为磷化铟柱，顶层为硫化锌柱，所述四棱柱的顶部生长有四棱锥，所述四棱锥选用材料金，形成装配体，多个装配体组合形成交叉阵列。

2.根据权利要求1所述的一种亚波长多层纳米锥二维阵列截止吸收器，其特征在于，所述四棱柱的长宽与阵列周期p保持一致，四棱锥底面的长宽与四棱柱保持一致。

3.根据权利要求2所述的一种亚波长多层纳米锥二维阵列截止吸收器，其特征在于，所述底层的硫化锌柱高度为h4，所述中层的磷化铟柱高度为h3，所述顶层的硫化锌柱高度为h2，所述四棱锥的高度为h1；其中，p=230-270nm；h1=270-350nm；h2=90-170nm；h3=38-128nm；h4=62-142nm。

4.根据权利要求3所述的一种亚波长多层纳米锥二维阵列截止吸收器，其特征在于，其中，p=250nm；h1=310nm；h2=130nm；h3=78nm；h4=102nm。