技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)超材料領(lǐng)域，具體的說，涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶不對稱傳輸?shù)墓鈱W(xué)特異材料。

背景技術(shù)

特異材料(英文為：Metamaterials,也稱超材料)是一類具有特殊性質(zhì)的，自然界中不存在的人工復(fù)合材料。即通過對某種材料進(jìn)行關(guān)鍵的物理尺度上的設(shè)計得到各種有用的人工微結(jié)構(gòu)，這些微結(jié)構(gòu)的存在可以突破某些自然材料的限制進(jìn)而改變光或電磁波原有的傳輸性質(zhì)，例如能夠打破光路的可逆性這一基本原理得到光的單向傳輸。另一方面，我們可以根據(jù)對不同電磁波的需要，設(shè)計出具有相應(yīng)功能的特異材料。

近年來，特異材料越來越引起人們的關(guān)注，不同種類的特異器件也逐漸應(yīng)用到不同的領(lǐng)域。目前，特異材料一般具有一定的手性特征，繼而稱之為手性超材料。手性超材料一般是由能夠打破鏡面對稱的亞波長尺度的元素(或稱為人造“原子”或人造“分子”)組成。手性材料的不對稱性能夠?qū)е聢A二色性，偏振光的極化轉(zhuǎn)換或者是光的不對稱傳輸。

不對稱傳輸是指入射光分別從某一材料的前面和后面入射時,透過該材料的透射光總量或偏振態(tài)是不同的。這是由于手性超材料的鏡面對稱被打破，所以當(dāng)入射光沿相反方向透過該材料時，材料對光的偏振轉(zhuǎn)換效果是不同的，進(jìn)而造成了不同的光透射效果(即不對稱傳輸)。

隨著不對稱傳輸?shù)奶岢?《Physical?review?letters》期刊發(fā)表了C.Menzel課題組的論文提出了即能實現(xiàn)線偏振光的不對稱傳輸又能實現(xiàn)圓偏振光的不對稱傳輸?shù)氖中越Y(jié)構(gòu)[C.Menzel.PRL,Vol.104,253902(2010)]。為了更好的得到線偏振光或者圓偏振光的不對稱傳輸，進(jìn)而提出了不同結(jié)構(gòu)的特異材料。現(xiàn)有技術(shù)雖然已經(jīng)對不對稱傳輸做了研究，但是增加寬帶的寬度仍然是現(xiàn)如今研究的目標(biāo)，同時對于寬帶范圍的操控也是需要解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶不對稱傳輸?shù)墓鈱W(xué)特異材料，該光學(xué)特異材料可以在寬帶范圍內(nèi)實現(xiàn)偏振光的不對稱傳輸。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶不對稱傳輸?shù)墓鈱W(xué)特異材料，該光學(xué)特異材料由結(jié)構(gòu)單元在XY平面上呈周期性排布組成；取一結(jié)構(gòu)單元底面的一個頂點為O點，過該頂點的兩條底邊分別為OX軸和OY軸；垂直于該兩條底邊的邊為OZ軸；每個結(jié)構(gòu)單元由二氧化硅襯底，以及連接在二氧化硅襯底中的上層金屬棒單元和下層金屬棒單元組成；上層金屬棒單元和下層金屬棒單元沿OZ軸上下布設(shè)；每層金屬棒單元包括一根第一金屬棒和一根第二金屬棒，第一金屬棒和第二金屬棒不接觸，第一金屬棒的長度大于第二金屬棒的長度，第一金屬棒的寬度等于第二金屬棒的寬度，第一金屬棒的厚度等于第二金屬棒的厚度；上層金屬棒單元中的第一金屬棒和下層金屬棒單元中的第二金屬棒沿OZ軸重合，上層金屬棒單元中的第二金屬棒和下層金屬棒單元中的第一金屬棒沿OZ軸重合；上層金屬棒單元中，第一金屬棒和OX軸方向的夾角α₁與第二金屬棒和OX軸方向的夾角α₂不等。

進(jìn)一步，所述的α₁＝55°,α₂＝35°。

進(jìn)一步，所述的結(jié)構(gòu)單元中，二氧化硅襯底連接在上層金屬棒單元和下層金屬棒單元之間。

進(jìn)一步，所述的金屬棒由銀、銅、鋁或者金制成。

進(jìn)一步，所述的上層金屬棒單元和下層金屬棒單元沿OZ軸的間距g＝80nm；上層金屬棒單元中，第一金屬棒的重心和第二金屬棒的重心之間沿OX軸的間距d＝240nm，第一金屬棒的長度a₁＝350nm，第一金屬棒的寬度w＝100nm，第一金屬棒的厚度t＝100nm，第二金屬棒的長度a₂滿足：0nm＜a₂＜350nm。

進(jìn)一步，所述的結(jié)構(gòu)單元具有手性特征。