2020-12-25 12:03:12 上海复享光学股份有限公司
超表面 超构材料 纳米天线 异常反射 角分辨光谱
【概述】相比于传统的光学元件,超表面能够在亚波长尺度的表面创建相位面。通过超表面的设计,可以实现偏振转换、异常反射以及完美吸收等诸多功能,为超薄纳米光致偏振元件的发展铺平了道路,如异常光偏转器、透镜、波片、全息图、涡旋光束发生器、光波导器件等。
图1,超表面结构示意图及其一阶异常反射光谱图
2018 年 5 月,一篇发表于 Nanoscale 的题为《Vertically Integrated Visible and Near-Infrared Metasurfaces Enabling an Ultra-Broadband and Highly Angle-Resolved Anomalous Reflection》的文章,提出了一种竖直整合的梯形铝质纳米天线,分别获得可见及近红外超表面纳米结构,实现了一种超宽带高角度分辨的异常反射(图1)。在可见光区,上天线主要通过与下天线的配合而产生异常反射,下天线又与基底配合,产生相位变化,导致近红外区的异常反射。作者结合角分辨衍射光谱测量及电磁场强度分析等手段对这一结构的设计及工作原理进行了研究,成功的验证了在可见及近红外区域的超宽带高角度异常反射现象。
【样品 & 测试】在超表面的结构设计过程中,作者对不同的结构方案进行了反射光谱及电场强度模拟,发现同时具有 VIS-antenna 及 NIR-antenna 的超表面结构比单独具有 VIS-antenna 或 NIR-antenna 的结构表现出了更好的异常反射现象。综上,作者创造性的将两个不同梯形形状的 Al 质纳米天线, Al 基底, SiO2 介质层进行垂直级联组合,并设计尺寸为:Px = 1500nm,Py = 250nm,w1 = 90nm, w2 = 250nm, w3 = 40nm, w4 = 130nm的超表面结构。
图2,超表面超宽带高角度衍射特性表征
为了实验验证上述超表面结构的性能,作者采用傅里叶变换角分辨光谱法(FT-ARS)进行了小衍射角的表征,获取了±60°,400~1450nm 的衍射光谱,实现了波长及角度相关的远场强度分布表征(图3)。图3b 模拟结果与 图3a 测量结果数据吻合,证实了所设计的超表面能够获得可见到近红外的超宽带高角度衍射特性。在 440~780nm 可见波段和 964~1300nm 近红外波段,其异常反射效率均超过 50%,其反射效率峰值分别为 72%@550nm 和 72%@1150nm。
【总结】综上所述,作者利用一对相互关联的可见和近红外纳米天线进行垂直整合,获取可实现超宽带高角度异常反射的超表面结构,并对其进行了表征。本文所设计的超表面的工作带宽几乎是传统使用单一天线的两倍,其反射光以单衍射级进行高角分辨、超过 1000nm 的超宽光谱带宽范围的异常反射。基于其超宽带宽的显著特性,预计在-70° 的大反射角下,异常反射的效率仍保持 65% 以上。
图3,文章对复享光学FT-ARS表征的致谢
为了辅助类似从事超构材料、超表面研究的科研工作者,从实验和理论两个角度验证所设计超构表面的原理及可行性,复享光学提供的角分辨光谱设备 ARMS 和 R1 为客户在可见及近红外角分辨光谱表征提供了稳定、有效的实验手段,为该领域研究的快速进展提供了有力的保障。
【参考文献】
✽ Gao, Song, et al . "Vertically Integrated Visible and Near-Infrared Metasurfaces Enabling an Ultra-Broadband and Highly Angle-Resolved Anomalous Reflection." Nanoscale (2018).
【文献使用产品】
01-16 天美色谱
热点应用丨赛里安GCMS结合EST FLEX2固相微萃取模块测定4种异味物质01-16 天美色谱
研究动态丨帕金森病进入细胞治疗时代01-16 天美生化
【卓立新品】NAP系列气浮隔振光学平台01-15
【展会快讯】2024-Q1展会预览01-12 天美生化
【天平动态】称量准确,坚固耐用认准普利赛斯电子天平!01-12 小普
乐研仓库发货通知01-12
《繁花》中的“科研”智慧,还有剧中同款蝴蝶酥等您来领!01-12
新标准丨血液、尿液中乙醇、甲醇、正丙醇、丙酮、异丙醇和正丁醇检验 GB/T 42430-2023的测定(HS-GC-FID法)01-12 天美色谱
NexION ICP-MS耗材备件选购指南(上)01-11 珀金埃尔默
聚合物和塑料采购商材料生命周期检测指南01-11 珀金埃尔默
探索半导体工业的"纯净之源":纳米颗粒污染的挑战与解决方案01-11 珀金埃尔默
客户案例 | IF 30+!一击入魂!Cell子刊揭示拟杆菌丙酸生物合成的关键酶MCM改善结肠炎!01-11 麦特绘谱
有了TA保护,九价疫苗还香吗?01-11 HMI
年均IF>13 | 你我终将在顶刊相遇,2023年度绘谱项目成果大丰收!01-11 麦特绘谱
仪器推荐丨一体化全自动显微共聚焦拉曼光谱仪 RM501-11
天美讲堂丨样品基底对拉曼光谱的影响01-11
仪器推荐丨科研级模块化显微共聚焦拉曼光谱仪RMS100001-11
开年特别福利:0元购,利率再降,融资租赁省上加省!01-11
【邀请函】皖仪科技分析仪器第一期农药行业专家学术研讨会盛情邀约!01-11 WAYEAL皖仪