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中科院成都光电所的研究人员提出基于二氧化钒的超材料吸收体的主动显色和多波段光电检测

发布:guangxuequan阅读:2174时间:2018-6-5 11:12:50

近日,中科院的宋等人利用二氧化钒超材料吸收体进行了主动显色和多波段光电检测方面的研究。超材料表现出奇异的电磁特性,为实现光吸收、光电探测、滤波等提供了良好的平台。然而,宽带多功能超材料吸收体在级联结构中受到限制。在这里,通过将二氧化钒引入到超材料吸收体中,实现了宽带多功能特性。通过改进设计和高效利用多个谐振模式,可以同时实现等离子体可调谐滤色器和近红外光探测器。同时,近红外范围内的活性色和光检测带可以通过二氧化钒的绝缘-金属转变而变得可调谐。因此,渲染颜色的变化可以相应地显示近红外光检测带的偏移。该方法从理论上证实了通过基于二氧化钒的超材料吸收器设计多功能器件的可行性,这对于将来在简单纳米结构或器件中多个物理机制中实现多功能具有很大的希望。

超材料,人造复合材料或结构,在控制和操纵亚波长尺度的光-物质相互作用方面表现出显著的优势。因此,它们能够进行光谱工程、相位操控、偏振控制,例如光收集、滤波、调制、光学角动量产生、全息图、偏振转换以及更多的过程。一般而言,这种人造工程超材料的特定光谱特性从复合纳米结构所诱导的光学共振中显现出来。因此,光谱信息强烈地依赖于金属或电介质纳米结构的尺寸、形状和排列。最重要的是,定制所有参数提供了一种有效的光谱管理手段,因此获得显著的好处,实现可调谐光谱,特别是在可见光范围内。然而,它也将被固定在固定形态的纳米结构中。对于这个限制,集成或嵌入具有可调光学性质的材料或结构可以更好地克服瓶颈。到目前为止,在可见光范围内的大部分研究工作都是通过微机电系统(MEMS)、光子晶体、机械变形策略、光电子或电化学方法等来实现可调结构色彩。MEMS为形成间隙变化的法布里-佩罗特提供了一条途径,可以在整个可见范围内产生连续变化的颜色。然而,由于复杂的控制系统,不利于光电集成。光子晶体还可以提供光子晶体结构中有效折射率变化的共振波长(即颜色)的动态可调谐能力。机械变形方式可以支持结构周期的变化,由于有效折射率的变化,将产生动态可调颜色。此外,光电子方法还可以调节诸如透明导电氧化物和石墨烯等材料的介电常数。

图1 基于VO2的具有主动显色性的超材料光电探测器的原理图

原文链接: http://www.opticsjournal.net/Articles/abstract?aid=OJ1805040001887D0FcI

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