Figura 1. (a). Diagrama esquemático da unidade de excitação da casca semielipsóide ITO e o princípio de realização da banda de absorção ajustável; (b). Diagrama esquemático da estrutura do absorvedor perfeito de banda larga; (c). Topografia microscópica da seção transversal do dispositivo; (d). Espectro de refletância e imagem do dispositivo. Crédito:SIOM
Pesquisadores do Instituto de Óptica e Mecânica Fina de Xangai (SIOM) da Academia Chinesa de Ciências propuseram recentemente um conceito de design para um absorvedor perfeito de banda larga ajustável baseado no acoplamento não dividido de Epsilon-near-zero (ENZ) e plasmon de superfície localizado modos de ressonância (LSPR).
Os pesquisadores projetaram uma matriz elipsoidal de óxido de estanho de índio (ITO) de camada única de subcomprimento de onda para excitar os modos ENZ e LSPR espacialmente separados, que alcançaram mais de 98% de absorção de luz na faixa de 1.435 a 1.680 nm. Um absorvedor de nível de centímetro foi fabricado por tecnologia de automontagem de baixo custo e apresenta absorção ressonante independente de polarização, grande angular e ajustável. Resultados relacionados foram publicados em
Applied Surface Science .
A absorção óptica é crítica em muitas aplicações ópticas lineares e não lineares. Nos últimos anos, os materiais planares ENZ forneceram soluções eficazes para vários absorvedores perfeitos de banda estreita, banda larga e sintonizáveis. No entanto, materiais planares ENZ para absorção perfeita enfrentam problemas de dependência de polarização e incidência oblíqua, o que limita sua aplicação. A combinação de filmes ENZ com metasuperfícies é pensada para resolver os problemas de polarização e dependência de ângulo acima. No entanto, os esquemas de metasuperfície relatados inevitavelmente envolvem projetos complexos, fabricação em várias etapas e técnicas caras de FIB ou EBL, que limitam o tamanho do dispositivo à ordem de centenas de mícrons.
Figura 2. (a). O espectro de reflexão da luz não polarizada varia com o ângulo de incidência; (b). Espectros de refletância de diferentes estados de polarização sob condições de incidência de 20°. Crédito:SIOM
Neste trabalho, os pesquisadores propuseram um esquema de absorção perfeita de banda larga baseado em filmes ENZ com padrão semi-esfera. A ideia central do absorvedor perfeito é utilizar as características exclusivas de filme ultrafino e nanopartículas do filme ENZ de casca semi-elipsoidal para excitar os modos de ressonância ENZ e LSPR espacialmente separados, alcançando assim a absorção perfeita de banda larga.
A simetria estrutural exclusiva permite que o absorvedor exiba recursos independentes de polarização e grande angular, enquanto a capacidade de ajuste ativa dos materiais ENZ confere ao absorvedor capacidade de ajuste, de acordo com os pesquisadores.
Além disso, o absorvedor perfeito é compatível com a tecnologia de automontagem, permitindo a fabricação de baixo custo de dispositivos em escala de centímetros ou até mesmo em escala de wafer.
Além do material ITO, o esquema de absorção perfeita proposto neste estudo também é aplicável a outros materiais ENZ com propriedades ENZ e plasmon, como óxido de cádmio (CdO), ZnO:Al (AZO), nitreto de titânio (TiN), etc. ., que é propício para a realização de absorção perfeita de banda larga em mais faixas de comprimento de onda.
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