1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
3 上海电力大学电子与信息工程学院, 上海 200090
4 上海健康医学院医学影像学院, 上海 201318
基于VO2的热致相变特性,仿真设计出了一种W/VO2方形纳米柱阵列可调中红外宽频吸收器,通过时域有限差分法分析了结构参数对吸收性能和结构内电磁场强度分布的影响,以及吸收器在不同偏振态和入射角度下的吸收特性。结果表明:在最佳的结构参数下,当VO2未发生相变时,入射到吸收器的红外光转变为热而消耗掉,在3~5 μm谱段的平均吸收率高达96.2%;当VO2发生相变而转变为金属相时,吸收器表现出强反射,抑制吸收,高低温下的平均吸收率差可达74.1%。该吸收器的吸收率受入射光的影响较小,具有广角吸收特性,有望在红外智能光电领域得到应用。
光学器件 可调控吸收器 时域有限差分 宽波段 VO2
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
为了实现对3~5 μm中红外光的完美吸收, 仿真设计了一种基于W/VO2周期性纳米盘阵列的可调中红外宽频吸收器, 利用时域有限差分法模拟计算了结构参数对吸收器性能的影响.在最佳结构参数条件下, 吸收器表现出偏振无关和广角吸收的特性, 在3.1~3.6 μm范围内吸收率达99%以上, 峰值吸收率为99.99%.低温时入射光的磁场被束缚在各单元VO2介质层的中心并得到完美吸收; 高温时VO2发生相变表现为金属相, 抑制吸收, 高低温的吸收率差值可达78.8%.该吸收器有效弥补了传统吸收器吸收频带窄、吸收率不可调的缺陷, 对中红外光电器件的应用有参考价值.
超材料 宽频吸收器 中红外 表面等离子体共振 时域有限差分 偏振无关 广角吸收 Metamaterial Broadband absorber Mid-infrared Surface plasmon resonance Finite-Difference Time-Domain Polarization-independent Wide-angle absorption
