金属/介质光栅套构超材料： 从吸收到辐射

张二磊+王宇飞+郑婉华

摘 要： 大多数的微纳结构辐射体， 都存在相对宽带、 角度范围大， 或双边辐射、 辐射损耗大的问题， 因此降低了辐射效率。 本文提出了Au光栅与SiO2波导光栅相套构的超材料设计， 希望得到窄带、 单边的辐射特性， 还提出了Au/SiO2多层光栅与SiO2波导光栅相套构的超材料设计， 进一步提高了吸收率和窄化吸收带宽， 从而改善与吸收相关的辐射性能。 这种套构的超材料结构结合了表面等离子体效应与光子晶体效应， 是未来构建新型功能材料的发展方向之一， 在此基础上的器件也将有望表现出更加优异的性能。

关键词： 超材料； 吸收； 热辐射； 光栅； 套构

中图分类号：TN215 文献标识码： A 文章编号： 1673-5048（2017）06-0077-06[SQ0]

0 引 言

当光传输经过光学器件的时候， 通常会发生透射或衍射、 反射以及吸收等行为。 基于对光的探索和光行为的利用， 对光行为之间的关系研究从来没有间断过。 光的非对称传输是信息处理的基础。 对应的器件不但可以通过自然的各向异性晶体或非线性材料制备[1-4]， 也可以采用近年来发展的人工微结构功能材料， 如手征超材料[5-8]、 光子晶体、 介质光栅以及等离子亚波长狭缝[9-14]。 在宇称-时间相关的系统中， 当耦合通道间的能量振荡不再对称时， 光可以表现出非互易传输的特性[15]。

通过在金属衬底上镀一层超薄和高吸收的膜， Cappaso小组实现了对入射光的选择性吸收， 且具有低的角度敏感性[16]。 Moreau A等人通过平衡金属表面所激发的电致电流和虚构的磁致电流， 获得了大面积的可控光吸收[17]。……