一种产生圆偏振光的微纳结构的制作方法

本发明属于光学结构技术领域，具体涉及一种产生圆偏振光的微纳结构。

背景技术：

光学(optics)是物理学的重要分支学科。也是与光学工程技术相关的学科。狭义来说，光学是关于光和视见的科学，optics词早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到x射线和γ射线的宽广波段范围内的电磁辐射的产生、传播、接收和显示，以及与物质相互作用的科学，着重研究的范围是从红外到紫外波段。它是物理学的一个重要组成部分。

圆偏振光原理是当两束同频率、振动方向互相垂直，且有(2n+1/2)π的位相关系，这两平面偏振光叠加后可得到圆偏振光；当线偏振光垂直入射到四分之一波片时，若是线偏振光的振动方向与四分之一波片的光轴夹角为正负45°时，从四分之一波片出射的光即为圆偏振光。

现有技术中，产生圆偏振光是比较常见的方法是通过巴俾涅补偿器和索累补偿器。

巴俾涅补偿器是由光轴相互垂直的两块石英楔形板组成的复合棱镜，其中楔形板的折射角α很小。当线偏振光垂直地射入补偿器时，在上楔板内，线偏振光分解为o光和e光两部分，它们沿着同一方向传播，o、e两光的位相差δ1取决于它们在上楔板中所穿过的晶体厚度d1，但是在下楔板内，由于上、下两楔板的晶体光轴相互垂直，所以在上楔板内的o光和e光进入下楔板内就分别变成了e光和o光，它们间的位相差δ2取决于它们在下楔板内穿过的晶体厚度d2。

在巴俾涅补偿器内，当偏振光在两楔的中央穿过d1＝d2，则自补偿器出射的o光和e光之间位相差为零。当偏振光在上楔板中穿过的晶体厚度d1与在下楔板中穿过的晶体厚度d2不同时，则两光间产生一定的位相差。所以随着光通过楔板的不同水平位置，就能得到不同的位相差，也就是得到不同的椭圆偏振光。显然，为了使光束截面上各点的位相差相同，这种补偿器必须使用极细的光束,这是它的缺点。为了克服这一缺点，可以采用索累补偿器。

索累补偿器是由两个光轴平行的石英楔板和一个光轴垂直于两楔板光轴的石英平行平面板组成的复合棱镜。上楔板可由微动螺旋使其本身作平行的移动。当上楔板这样移动时，两楔板的总厚度可连续改变。当两楔板的总厚度等于下面石英平行平面板的厚度时，穿过补偿器的o光和e光之间位相差为零。由改变两楔板总厚度与石英平行平面板厚度之差即可得到较宽截面上有相同位相差的光束。

现有技术中，尚无直接电致产生圆偏振光的光源，如果能设计一种直接电致产生圆偏振光的光源，就不需要调节频繁的调节补偿器产生圆偏振光，可以大大提高各种光学实验的效率，推广圆偏振光的应用。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种产生圆偏振光的微纳结构，包括衬底层，设置于衬底层上的金属微纳结构层，所述金属微纳结构层上方设置有量子阱层，所述量子阱层上方设置有金属电极层；所述金属微纳结构层为多个手性结构周期排列制成。

所述手性结构为l形手性结构，所述l形手性结构的两臂长度不同。

所述手性结构为l形手性结构，所述l形手性结构的两臂宽度不同。

所述手性结构为阿基米德螺旋线形手性结构。

所述手性结构为u形手性结构，所述u形手性结构的两臂长度不同。

所述金属微纳结构层的厚度为10nm～60nm。

所述量子阱层为gaas或ingaas制成。

所述量子阱层的厚度为50nm～80nm。

所述金属微纳结构层是由金或银或铜制成。

所述手性结构的排列周期为200nm～500nm。

本发明的有益效果：本发明提供的这种产生圆偏振光的微纳结构，通过量子阱层发光，光入射到手性结构层，从而在手性结构层上激发不同的表面等离激元，不同的表面等离激元叠加激发出圆偏振光，不需要使用双光轴晶体来产生圆偏振光，而且所产生的圆偏振光，可以通过调节加载在量子阱层的电压进行调节，方便且节省时间。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是产生圆偏振光的微纳结构的平面示意图。

图2是l形手性结构示意图。

图3是阿基米德螺旋线形手性结构示意图。

图4是u形手性结构示意图。

图中：1、衬底层；2、金属微纳结构层；3、量子阱层；4、金属电极层。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本实施例提供了一种如图1所示的产生圆偏振光的微纳结构，包括衬底层1，该衬底层1主要起到制成作用，衬底层1可以由二氧化硅制成，二氧化硅具有很好的透光性；设置于衬底层1上的金属微纳结构层2，所述金属微纳结构层2上方设置有量子阱层3，所述量子阱层3上方设置有金属电极层4，量子阱层3的主要作用是发光，需要与电源的正负电极接触，构成电源回路，因此，金属微纳结构层2、金属电极层4分别作为电源的正负电极与量子阱层3接触，确保量子阱层3能够通电发光；另一方面，所述金属微纳结构层2具有激发圆偏振光的作用，金属微纳结构层2为多个手性结构周期排列制成，这样，金属微纳结构层2能够将量子阱层3产生的光与激发手形结构产生表面等离激元，不同的表面等离激元叠加激发出圆偏振光。

进一步的，如图2所示，所述手性结构为l形手性结构，所述l形手性结构的两臂长度不同，也可以是两臂宽度，也可以l形手性结构的两臂长度、宽度均不同。

进一步的，所述金属微纳结构层2的厚度为10nm～60nm，优先的选择为10nm、20nm、30nm、40nm等。

进一步的，所述量子阱层3由可发光的氧化物制成，例如gaas或ingaas制成；所述量子阱层3的厚度为50nm～80nm，优先可以选择50nm、55nm、60nm、70nm等。

所述金属微纳结构层2、金属电极层4均是由金或银或铜制成。

进一步的，所述手性结构的排列周期为200nm～500nm，优先的可以设定手性结构的排列周期为250nm、300nm、350nm、400nm、450nm。

实施例2

本实施例提供了一种如图1、图3所示的产生圆偏振光的微纳结构，包括衬底层1，该衬底层1主要起到制成作用，衬底层1可以由二氧化硅制成，二氧化硅具有很好的透光性；设置于衬底层1上的金属微纳结构层2，所述金属微纳结构层2上方设置有量子阱层3，所述量子阱层3上方设置有金属电极层4，量子阱层3的主要作用是发光，需要与电源的正负电极接触，构成电源回路，因此，金属微纳结构层2、金属电极层4分别作为电源的正负电极与量子阱层3接触，确保量子阱层3能够通电发光；另一方面，所述金属微纳结构层2具有激发圆偏振光的作用，金属微纳结构层2为多个手性结构周期排列制成，这样，金属微纳结构层2能够将量子阱层3产生的光与激发手形结构产生表面等离激元，不同的表面等离激元叠加激发出圆偏振光。

进一步的，如图3所示，所述手性结构为阿基米德螺旋线形手性结构。

所述手性结构为u形手性结构，所述u形手性结构的两臂长度不同。

进一步的，所述金属微纳结构层2的厚度为10nm～60nm，优先的选择为10nm、20nm、30nm、40nm等。

进一步的，所述量子阱层3由可发光的氧化物制成，例如gaas或ingaas制成；所述量子阱层3的厚度为50nm～80nm，优先可以选择50nm、55nm、60nm、70nm等。

所述金属微纳结构层2、金属电极层4均是由金或银或铜制成。

进一步的，所述手性结构的排列周期为200nm～500nm，优先的可以设定手性结构的排列周期为250nm、300nm、350nm、400nm、450nm。

实施例3

本实施例提供了一种如图1、图4所示的产生圆偏振光的微纳结构，包括衬底层1，该衬底层1主要起到制成作用，衬底层1可以由二氧化硅制成，二氧化硅具有很好的透光性；设置于衬底层1上的金属微纳结构层2，所述金属微纳结构层2上方设置有量子阱层3，所述量子阱层3上方设置有金属电极层4，量子阱层3的主要作用是发光，需要与电源的正负电极接触，构成电源回路，因此，金属微纳结构层2、金属电极层4分别作为电源的正负电极与量子阱层3接触，确保量子阱层3能够通电发光；另一方面，所述金属微纳结构层2具有激发圆偏振光的作用，金属微纳结构层2为多个手性结构周期排列制成，这样，金属微纳结构层2能够将量子阱层3产生的光与激发手形结构产生表面等离激元，不同的表面等离激元叠加激发出圆偏振光。

进一步的，如图4所示，所述手性结构为u形手性结构，所述u形手性结构的两臂长度不同，或者所述u形手性结构的两臂宽度不同，或者所述u形手性结构的两臂的长度、宽度均不同。

进一步的，所述金属微纳结构层2的厚度为10nm～60nm，优先的选择为10nm、20nm、30nm、40nm等。

进一步的，所述量子阱层3由可发光的氧化物制成，例如gaas或ingaas制成；所述量子阱层3的厚度为50nm～80nm，优先可以选择50nm、55nm、60nm、70nm等。

所述金属微纳结构层2、金属电极层4均是由金或银或铜制成。

进一步的，所述手性结构的排列周期为200nm～500nm，优先的可以设定手性结构的排列周期为250nm、300nm、350nm、400nm、450nm。

综上所述，该产生圆偏振光的微纳结构，通过量子阱层3发光，光入射到手性结构层，从而在手性结构层上激发不同的表面等离激元，不同的表面等离激元叠加激发出圆偏振光，不需要使用双光轴晶体来产生圆偏振光，而且所产生的圆偏振光，可以通过调节加载在量子阱层的电压进行调节，方便且节省时间。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。