基于等离子体共振1-10 μm波段内可调节的双波段超吸收研究
投稿时间:2019-02-04  修订日期:2019-03-21  点此下载全文
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俞伟伟 中国科学院上海技术物理研究所 红外国家重点实验室 yuw@mail.sitp.ac.cn 
卢玥 中国科学院上海技术物理研究所 红外国家重点实验室  
彭芳 中国科学院上海技术物理研究所 红外国家重点实验室  
潘晓航 中国科学院上海技术物理研究所 红外国家重点实验室  
孙艳 中国科学院上海技术物理研究所 红外国家重点实验室 sunny@mail.sitp.ac.cn 
郝加明 中国科学院上海技术物理研究所 红外国家重点实验室  
陈鑫 中国科学院上海技术物理研究所 红外国家重点实验室  
戴宁 中国科学院上海技术物理研究所 红外国家重点实验室  
基金项目:国家重点研发计划(2016YFA0202200);国家自然科学(11574335,61471345,51772213 );上海市科委项目(16JC1403500)
中文摘要:亚波长人工超构材料可以实现特定波长的近完美吸收,能够克服传统红外材料吸收效率低、厚度较大、工作波长受限于带隙等缺陷。本文通过构造亚波长的金属/介质/金属结构,实现了1-10 μm波段内的双波段红外超吸收。基于时域有限差分方法对设计的MIM结构进行数值模拟和参数优化,我们发现用金纳米方块可以很好的仿真金纳米颗粒的光吸收性质。该吸收器高频波段的吸收峰,主要来源F-P共振干涉增强吸收;而低频红外波段的吸收峰,主要得益于电偶极共振和磁共振模式的激发。我们利用退火工艺,在实验上制备了大面积的超吸收体,实验结果与仿真模拟相符。
中文关键词:超材料  近完美红外超吸收  表面等离子体共振  F-P共振
 
Localized surface plasmon resonance based tunable dual-band absorber within 1-10 μm
Abstract:Artificial metamaterials are man-made electromagnetic materials with subwavelength structure which demonstrate nearly-perfecet absorption performance at a designed resonance wavelength. Depending on their advantages, metamaterials are supposed to be a potential strategy to overcome the restrictions of the bulk infrared absorption materials, like the low absorption rate, large thickness, energy gap limitation. In this paper, we aim at realizing localized surface plasmon resonance based tunable dual-band absorber within 1-10 μm. We design a MIM structure, in which gold nanocubes are used to simulate the absorption properties of gold nanoparticels, and the calculated result are in good agreement with the experimental results. It is concluded that the high frequency absorption peak is contributed by F-P resonance, while the low frequency absorption peak is triggered by localized surface plasmon resonance. We have experimentally fabricated the large-scale dual-band absorber with the tunable absorption peaks by an annealing method.
keywords:Metamaterials  Nearly perfect infrared absorber  localized surface plasmons resonance  F-P resonance
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