一种圆二色性最大化的金属超表面器件

本发明涉及金属超表面器件，尤其涉及一种圆二色性最大化的金属超表面器件。

背景技术：

1、手性是自然物质普遍存在的性质，在生命科学，药物化学、物理学中有很强的应用前景。但是在自然物质中，物质的手性通常非常的微弱，不利于光与物质的手性相互作用。自超材料的概念提出以来，因其独特的电磁特性，被各领域科学家广泛研究。但因为超材料结构复杂，作为其替代的超表面越来越受到重视。其中圆二色性因其对左右旋圆偏振光的吸收差异而受到了广泛的研究。但是对于实现最大圆二色性通常还需要复杂的三维结构，这无疑增加了工艺上的制备难度以及实际中的应用。超表面在控制电磁波的相位和偏振态方面展现出了独一无二的优势，利用超表面去调控结构的圆二色性更是迅速发展。因此，我们提出一种圆二色性最大化的金属超表面器件来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明提出的一种圆二色性最大化的金属超表面器件,解决了背景技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种圆二色性最大化的金属超表面器件，金属超表面器件由多个单元呈周期性排布构成，每个所述单元结构相同，单元结构包括顶层金属贴片、底层金属贴片、介质层，顶层金属贴片位于介质层的顶部，底层金属贴片位于介质层的底部，所述顶层金属贴片、底层金属贴片的金属贴片均存在旋转角度和高度差。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述金属超表面器件菱形周期边长p＝50mm。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述介质层厚度为d＝2.2mm。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述顶层金属贴片和底层金属贴片的厚度为0.02mm，所述顶层金属贴片和底层金属贴片的长度a＝36mm，顶层金属贴片和底层金属贴片的宽度为b＝14mm。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述顶层金属贴片、底层金属贴片均由三对金属片二聚体组成，每对金属片二聚体分别分布在介质板的顶层和底层并且错开一个，顶层金属贴片和底层金属贴片错开的角度θ为-15°到15°。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述介质层使用介电常数为2.2的f4bm。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述顶层金属贴片、底层金属贴片的材质为金属铜。

10、本发明的有益效果是：

11、通过金属超表面器件在两个频率点产生强圆二色性的超表面，且圆二色性波峰可以高低灵活调节，该结构的镜像结构还可以实现与原结构相反的圆二色性，本结构的圆二色性在两个频率处最高可以达到0.95。

12、通过多个单元呈周期性排布构成，每个所述单元结构相同，均由介质板和刻蚀在介质上下表面的金属贴片构成，手性超表面的手性模式和外场发生强耦合，在两个频率点产生了具有最大圆二色性的共振响应。本发明在圆二色性谱中能够清晰的分辨出两个圆二色性峰所在的位置，通过设计结构，可以使得两个共振峰的圆二色性达到最大。

13、本发明提出了一种圆二色性最大化的金属超表面器件，介质板的顶层和底层具有高度差的顶层金属贴片、底层金属贴片会对入射的圆偏振光产生强烈反应，形成很高的圆二色性，利用顶层金属贴片、底层金属贴片的旋转角度，实现了圆二色性波峰高低的可调性，可以根据实际需要灵活调整，并且双带的圆二色性可以同时达到最大值。

技术特征：

1.一种圆二色性最大化的金属超表面器件，其特征在于，金属超表面器件由多个单元呈周期性排布构成，每个所述单元结构相同，单元结构包括顶层金属贴片(1)、底层金属贴片(2)、介质层(3)，顶层金属贴片(1)位于介质层(3)的顶部，底层金属贴片(2)位于介质层(3)的底部，所述顶层金属贴片(1)、底层金属贴片(2)的金属贴片均存在旋转角度和高度差。

2.根据权利要求1所述的一种圆二色性最大化的金属超表面器件，其特征在于，所述金属超表面器件菱形周期边长p＝50mm。

3.根据权利要求1所述的一种圆二色性最大化的金属超表面器件，其特征在于，所述介质层(3)厚度为d＝2.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种圆二色性最大化的金属超表面器件，其特征在于，所述顶层金属贴片(1)和底层金属贴片(2)的厚度为0.02mm，所述顶层金属贴片(1)和底层金属贴片(2)的长度a＝36mm，顶层金属贴片(1)和底层金属贴片(2)的宽度为b＝14mm。

5.根据权利要求1所述的一种圆二色性最大化的金属超表面器件，其特征在于，所述顶层金属贴片(1)、底层金属贴片(2)均由三对金属片二聚体组成，每对金属片二聚体分别分布在介质板(3)的顶层和底层并且错开一个，顶层金属贴片(1)和底层金属贴片(2)错开的角度θ为-15°到15°。

6.根据权利要求1所述的一种圆二色性最大化的金属超表面器件，其特征在于，所述介质层(3)使用介电常数为2.2的f4bm。

7.根据权利要求1所述的一种圆二色性最大化的金属超表面器件，其特征在于，所述顶层金属贴片(1)、底层金属贴片(2)的材质为金属铜。

技术总结
本发明涉及金属超表面器件技术领域，公开了一种圆二色性最大化的金属超表面器件，金属超表面器件由多个单元呈周期性排布构成，每个所述单元结构相同，单元结构包括顶层金属贴片、底层金属贴片、介质层，顶层金属贴片位于介质层的顶部，底层金属贴片位于介质层的底部，所述顶层金属贴片、底层金属贴片的金属贴片均存在旋转角度和高度差。本发明介质板的顶层和底层具有高度差的顶层金属贴片、底层金属贴片会对入射的圆偏振光产生强烈反应，形成很高的圆二色性，利用顶层金属贴片、底层金属贴片的旋转角度，实现了圆二色性波峰高低的可调性，可以根据实际需要灵活调整，并且双带的圆二色性可以同时达到最大值。

技术研发人员：孙勇,齐心,郭志伟,李云辉,江海涛,羊亚平,陈鸿
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13