基于六方氮化硼材料的光栅型中红外线吸收器

陈岳飞; 薛文瑞; 赵晨; 张晨; 李昌勇

doi:doi:10.3788/AOS201939.1005001

光学学报, 2019, 39 (10): 1005001, 网络出版: 2019-10-09

基于六方氮化硼材料的光栅型中红外线吸收器下载： 925次

Grating-Type Mid-Infrared Absorber Based on Hexagonal Boron Nitride Material

陈岳飞 ¹薛文瑞 ^1,*赵晨 ¹张晨 ¹李昌勇 ^2,3

作者单位

¹ 山西大学物理电子工程学院, 山西太原 030006

² 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西太原 030006

³ 山西大学极端光学协同创新中心, 山西太原 030006

图 & 表

图 1. 光栅型吸收器的结构示意图

Fig. 1. Structural schematic of grating-type absorber

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图 2. h-BN的介电常数与波长的关系。(a)介电常数实部与波长的关系;(b)介电常数虚部与波长的关系

Fig. 2. Relationship between dielectric constant of h-BN and wavelength. (a) Relationship between real part of dielectric constant of h-BN and wavelength; (b) relationship between imaginary part of dielectric constant of h-BN and wavelength

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图 3. 在采用优化结构参数的条件下,吸收器的吸收率相对于入射角度和波长的等高线图

Fig. 3. Contour map of absorption versus incident angle and wavelength under optimized structural parameters

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图 4. TM波垂直入射时,不同入射波长对应的单元结构的磁场分布。(a) 6.5 μm;(b) 10.5 μm;(c) 12.5 μm;(d) 13.8 μm

Fig. 4. Magnetic field distributions of unit structure at different incident wavelengths under normal incidence of TM. (a) 6.5 μm; (b) 10.5 μm; (c) 12.5 μm; (d) 13.8 μm

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图 5. 在其他参数保持不变的情况下,改变结构的几何参数时吸收曲线的相对变化。(a) L;(b) P;(c) T₁;(d) T₂;(e) W₁;(f) W₂

Fig. 5. Relative changes of absorption curves when geometrical parameters of the structure are changed and other parameters remain unchanged. (a) L; (b) P; (c) T₁; (d) T₂; (e) W₁; (f) W₂

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表 1h-BN材料介电常数表达式中的参数

Table1. Parameters in the expression of dielectric constant of h-BN material

Axial component	$ε_{\infty}$	i	ω_LO,_i /cm^-1	ω_TO,_i /cm^-1	γ_i /cm^-1
ε_xx,ε_yy	4.95	1	778	767	35.0
		2	1610	1367	29.0
ε_zz	4.10	1	828	783	8.0
		2	1595	1510	80.0

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陈岳飞, 薛文瑞, 赵晨, 张晨, 李昌勇. 基于六方氮化硼材料的光栅型中红外线吸收器[J]. 光学学报, 2019, 39(10): 1005001. Yuefei Chen, Wenrui Xue, Chen Zhao, Chen Zhang, Changyong Li. Grating-Type Mid-Infrared Absorber Based on Hexagonal Boron Nitride Material[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(10): 1005001.

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图 1. 光栅型吸收器的结构示意图

Fig. 1. Structural schematic of grating-type absorber

图 2. h-BN的介电常数与波长的关系。(a)介电常数实部与波长的关系;(b)介电常数虚部与波长的关系

Fig. 2. Relationship between dielectric constant of h-BN and wavelength. (a) Relationship between real part of dielectric constant of h-BN and wavelength; (b) relationship between imaginary part of dielectric constant of h-BN and wavelength

图 3. 在采用优化结构参数的条件下,吸收器的吸收率相对于入射角度和波长的等高线图

Fig. 3. Contour map of absorption versus incident angle and wavelength under optimized structural parameters

图 4. TM波垂直入射时,不同入射波长对应的单元结构的磁场分布。(a) 6.5 μm;(b) 10.5 μm;(c) 12.5 μm;(d) 13.8 μm

Fig. 4. Magnetic field distributions of unit structure at different incident wavelengths under normal incidence of TM. (a) 6.5 μm; (b) 10.5 μm; (c) 12.5 μm; (d) 13.8 μm

图 5. 在其他参数保持不变的情况下,改变结构的几何参数时吸收曲线的相对变化。(a) L;(b) P;(c) T₁;(d) T₂;(e) W₁;(f) W₂

Fig. 5. Relative changes of absorption curves when geometrical parameters of the structure are changed and other parameters remain unchanged. (a) L; (b) P; (c) T₁; (d) T₂; (e) W₁; (f) W₂

表 1h-BN材料介电常数表达式中的参数

Table1. Parameters in the expression of dielectric constant of h-BN material

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图 1. 光栅型吸收器的结构示意图

Fig. 1. Structural schematic of grating-type absorber

图 2. h-BN的介电常数与波长的关系。(a)介电常数实部与波长的关系;(b)介电常数虚部与波长的关系

Fig. 2. Relationship between dielectric constant of h-BN and wavelength. (a) Relationship between real part of dielectric constant of h-BN and wavelength; (b) relationship between imaginary part of dielectric constant of h-BN and wavelength

图 3. 在采用优化结构参数的条件下,吸收器的吸收率相对于入射角度和波长的等高线图

Fig. 3. Contour map of absorption versus incident angle and wavelength under optimized structural parameters

图 4. TM波垂直入射时,不同入射波长对应的单元结构的磁场分布。(a) 6.5 μm;(b) 10.5 μm;(c) 12.5 μm;(d) 13.8 μm

Fig. 4. Magnetic field distributions of unit structure at different incident wavelengths under normal incidence of TM. (a) 6.5 μm; (b) 10.5 μm; (c) 12.5 μm; (d) 13.8 μm

图 5. 在其他参数保持不变的情况下,改变结构的几何参数时吸收曲线的相对变化。(a) L;(b) P;(c) T1;(d) T2;(e) W1;(f) W2

Fig. 5. Relative changes of absorption curves when geometrical parameters of the structure are changed and other parameters remain unchanged. (a) L; (b) P; (c) T1; (d) T2; (e) W1; (f) W2

表 1h-BN材料介电常数表达式中的参数

Table1. Parameters in the expression of dielectric constant of h-BN material

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Fig. 5. Relative changes of absorption curves when geometrical parameters of the structure are changed and other parameters remain unchanged. (a) L; (b) P; (c) T₁; (d) T₂; (e) W₁; (f) W₂