CN113534306B - 一种高消光比宽带线偏振片 - Google Patents
一种高消光比宽带线偏振片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113534306B CN113534306B CN202110792954.0A CN202110792954A CN113534306B CN 113534306 B CN113534306 B CN 113534306B CN 202110792954 A CN202110792954 A CN 202110792954A CN 113534306 B CN113534306 B CN 113534306B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- nanostructure
- extinction ratio
- linear polarizer
- units
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 claims abstract description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 12
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/008—Surface plasmon devices
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高消光比宽带线偏振片，采用双抛的石英玻璃做衬底，衬底上设有纳米结构，纳米结构由若干阵列式排布的纳米结构单元构成，纳米结构单元为长方形金属‑非金属‑金属三明治纳米棒，横向和纵向相邻纳米结构单元的距离分别相同，且所有纳米结构单元的尺寸均相同，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度及材料相同。本发明线偏振片在可见光范围内的最大消光比大于10000，消光比大于500的波段为460纳米‑660纳米。本发明线偏振片提高TM光下的透射率，同时降低TE光下的透射率，以此产生高消光比，且TM光下的最小透射率大于50％。
Description
技术领域
本发明属于成像设备、光学器件领域，涉及一种基于金属-非金属-金属三明治纳米棒结构的高消光比宽带线偏振片及应用。
背景技术
偏振片被广泛用于液晶显示、光学测量、光通信、分束镜等光学***中，是一种不可或缺的光学器件。可以让特定偏振方向的光通过(通常TM光)，阻止或减弱TE光的透射率。在过去，线偏振片主要用各种有机材料制作而成，如液晶。液晶必须在导电情况下才会产生偏振效应。也有的偏振片是用纳米光栅的结构制作而成，但是消光比有限，且具有较大消光比的波段较短，比如在可见光波段内，很少有线偏振片消光比大于500的波段可以达到200纳米及以上。一般消光比大于500的偏振片才能达到偏振效果。因此，如何设计一种具有宽广的大消光比波段的线偏振片是光学器件领域的趋势。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种基于金属-非金属-金属三明治纳米棒结构的线偏振片。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高消光比宽带线偏振片，采用双抛的石英玻璃做衬底，所述衬底上设有纳米结构，所述纳米结构由若干阵列式排布的纳米结构单元构成，所述纳米结构单元为长方形金属-非金属-金属三明治纳米棒，横向和纵向相邻纳米结构单元的距离分别相同，且所有纳米结构单元的尺寸均相同，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度及材料相同。
进一步地，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度均为30-50纳米，非金属层的厚度为30-50纳米。
进一步地，所述非金属的折射率n1需满足1.45≤n1≤1.55。
进一步地，所述金属为铝、银、金。
进一步地，所述纳米结构表面覆盖保护层，所述保护层的折射率n2需满足1.38≤n2≤1.42。
进一步地，所述纳米结构表面覆盖保护层，所述保护层的厚度为50纳米-400纳米。
进一步地，横向相邻纳米结构单元的距离为90-110纳米，纵向相邻纳米结构单元的距离为720-880纳米，纳米棒宽度为35-45纳米，长度为660-810纳米。
本发明线偏振片的原理为：在金属与非金属，或金属与空气之间产生等离子体并发生特定波段的共振耦合；在垂直方向的金属-非金属-金属三明治结构基于法布里珀罗原理。
相对于现有技术，本发明具有以下有益技术效果：本发明线偏振片在可见光范围内的最大消光比大于10000，消光比大于500的波段为460纳米-660纳米。本发明线偏振片提高TM光下的透射率，同时降低TE光下的透射率，以此产生高消光比，且TM光下的最小透射率大于50％。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高消光比宽带线偏振片立体图；
图2为图1线偏振片的俯视图；
图3为图1线偏振片的侧视图；
图4为图1线偏振片在TM、TE光下的光谱曲线；
图5为图1线偏振片的消光比示意图；
图6为图5消光比的放大图，可以看出消光比大于500的波段范围。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明提供一种高消光比宽带线偏振片，采用双抛的石英玻璃做衬底，所述衬底上设有纳米结构，所述纳米结构由若干阵列式排布的纳米结构单元构成，所述纳米结构单元为长方形金属-非金属-金属三明治纳米棒，横向和纵向相邻纳米结构单元的距离分别相同，且所有纳米结构单元的尺寸均相同，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度及材料相同。
本发明线偏振片的原理为：在金属与非金属，或金属与空气之间产生等离子体并发生特定波段的共振耦合；在垂直方向的金属-非金属-金属三明治结构基于法布里珀罗原理。
进一步地，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度均为30-50纳米，非金属层的厚度为30-50纳米；所述非金属的折射率n1需满足1.45≤n1≤1.55；所述金属为铝、银、金。
进一步地，所述纳米结构表面覆盖保护层，所述保护层的折射率n2需满足1.38≤n2≤1.42，所述保护层的厚度为50纳米-400纳米。
进一步地，横向相邻纳米结构单元的距离为90-110纳米，纵向相邻纳米结构单元的距离为720-880纳米，纳米棒宽度为35-45纳米，长度为660-810纳米。
如图1-3所示，给出了本发明高消光比宽带线偏振片的一种具体结构示例。在该示例中，采用双抛的石英玻璃做衬底，衬底上设有纳米结构。纳米结构由若干阵列式排布的纳米结构单元构成，纳米结构单元为长方形金属-非金属-金属三明治纳米棒，横向和纵向相邻纳米结构单元的距离分别相同，横向相邻纳米结构单元的距离为100纳米，纵向相邻纳米结构单元的距离为800纳米。所有纳米结构单元的尺寸均相同，纳米棒宽度为40纳米，长度为730纳米。每个纳米结构单元中两个金属层的厚度及材料相同，本实施例中，两个金属层的厚度均为40纳米，非金属层的厚度为40纳米，金属为铝，非金属为二氧化硅。纳米结构表面覆盖保护层，保护层为200纳米厚的二氧化硅。图4为本示例线偏振片在TM、TE光下的光谱曲线，可以看出，该线偏振片提高TM光下的透射率，同时降低TE光下的透射率，以此产生高消光比，且TM光下的最小透射率大于50％。图5为本示例线偏振片的消光比示意图，图6为图5消光比的放大图，可以看出，本示例线偏振片在可见光波段工作，在可见光范围内的最大消光比大于10000，消光比大于500的波段为460纳米-660纳米。
以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书一个或多个实施例，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例保护的范围内。
Claims (7)
1.一种高消光比宽带线偏振片，其特征在于，采用双抛的石英玻璃做衬底，所述衬底上设有纳米结构，所述纳米结构由若干阵列式排布的纳米结构单元构成，所述纳米结构单元为长方形金属-非金属-金属三明治纳米棒，横向和纵向相邻纳米结构单元的距离分别相同，且所有纳米结构单元的尺寸均相同，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度及材料相同；
横向相邻纳米结构单元的距离为90-110纳米，纵向相邻纳米结构单元的距离为720-880纳米，纳米棒宽度为35-45纳米，长度为660-810纳米；
所述纳米结构表面覆盖保护层，所述保护层的折射率n2需满足1.38≤n2≤1.42；
在金属与非金属，或金属与空气之间产生等离子体并发生特定波段的共振耦合；在垂直方向的金属-非金属-金属三明治结构基于法布里珀罗原理。
2.根据权利要求1所述的一种高消光比宽带线偏振片，其特征在于，每个纳米结构单元中两个金属层的厚度均为30-50纳米，非金属层的厚度为30-50纳米。
3.根据权利要求1所述的一种高消光比宽带线偏振片，其特征在于，所述非金属的折射率n1需满足1.45≤n1≤1.55。
4.根据权利要求1所述的一种高消光比宽带线偏振片，其特征在于，所述金属为铝、银、金。
5.根据权利要求1所述的一种高消光比宽带线偏振片，其特征在于，所述纳米结构表面覆盖保护层，所述保护层的厚度为50纳米-400纳米。
6.根据权利要求1所述的一种高消光比宽带线偏振片，其特征在于，所述线偏振片在可见光波段工作，在可见光范围内的最大消光比大于10000，消光比大于500的波段为460纳米-660纳米。
7.根据权利要求1所述的一种高消光比宽带线偏振片，其特征在于，所述线偏振片提高TM光下的透射率，同时降低TE光下的透射率，以此产生高消光比，且TM光下的最小透射率大于50％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110792954.0A CN113534306B (zh) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 一种高消光比宽带线偏振片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110792954.0A CN113534306B (zh) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 一种高消光比宽带线偏振片 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113534306A CN113534306A (zh) | 2021-10-22 |
| CN113534306B true CN113534306B (zh) | 2022-04-19 |
Family
ID=78127854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110792954.0A Active CN113534306B (zh) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 一种高消光比宽带线偏振片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113534306B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1363048A (zh) * | 1999-06-22 | 2002-08-07 | 莫科斯泰克公司 | 用于可见光谱的宽带线栅偏振器 |
| CN1497273A (zh) * | 2002-10-15 | 2004-05-19 | 伊斯曼柯达公司 | 线栅偏振器 |
| CN101055329A (zh) * | 2006-04-13 | 2007-10-17 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 线栅起偏器、其制造方法以及在透射显示器中的用途 |
| JP2011133912A (ja) * | 2011-04-01 | 2011-07-07 | Sony Corp | 光学装置の製造方法 |
| JP2012027221A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Asahi Kasei Corp | ワイヤーグリッド偏光子 |
| CN103197368A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-10 | 南京大学 | 一种三明治结构线栅宽带偏振器及其制备方法 |
| CN110456440A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-15 | 山东劳动职业技术学院（山东劳动技师学院） | 一种金属-介质-金属三层线栅结构的红外偏振器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7113335B2 (en) * | 2002-12-30 | 2006-09-26 | Sales Tasso R | Grid polarizer with suppressed reflectivity |
| US9632224B2 (en) * | 2014-06-25 | 2017-04-25 | Moxtek, Inc. | Broadband, selectively-absorptive wire grid polarizer |
-
2021
- 2021-07-14 CN CN202110792954.0A patent/CN113534306B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1363048A (zh) * | 1999-06-22 | 2002-08-07 | 莫科斯泰克公司 | 用于可见光谱的宽带线栅偏振器 |
| CN1497273A (zh) * | 2002-10-15 | 2004-05-19 | 伊斯曼柯达公司 | 线栅偏振器 |
| CN101055329A (zh) * | 2006-04-13 | 2007-10-17 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 线栅起偏器、其制造方法以及在透射显示器中的用途 |
| JP2012027221A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Asahi Kasei Corp | ワイヤーグリッド偏光子 |
| JP2011133912A (ja) * | 2011-04-01 | 2011-07-07 | Sony Corp | 光学装置の製造方法 |
| CN103197368A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-10 | 南京大学 | 一种三明治结构线栅宽带偏振器及其制备方法 |
| CN110456440A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-15 | 山东劳动职业技术学院（山东劳动技师学院） | 一种金属-介质-金属三层线栅结构的红外偏振器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 亚波长金属光栅滤波器设计及机理分析;张英杰;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 信息科技辑》;20150715;第41第1段至47页第2段 * |
| 张英杰.亚波长金属光栅滤波器设计及机理分析.《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 信息科技辑》.2015, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113534306A (zh) | 2021-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3446173B1 (en) | Display with a waveguide coated with a meta-material | |
| US8493535B2 (en) | Liquid crystal display device | |
| US9988724B2 (en) | Inorganic polarizing plate having trapezoid shaped metal layers and production method thereof | |
| US7268946B2 (en) | Universal broadband polarizer, devices incorporating same, and method of making same | |
| EP1820051B1 (en) | Multilayer wire-grid polarizer | |
| JP2017167547A5 (ja) | 光吸収型偏光素子、透過型プロジェクター、及び液晶表示装置 | |
| TWI420163B (zh) | 線柵偏光板及包含其之液晶顯示器 | |
| KR20050001471A (ko) | 편광 광학 소자, 및 그것을 포함한 표시 장치 | |
| WO2013179813A1 (ja) | 表示装置 | |
| CN107976733B (zh) | 一种全介质偏振无关的角度滤波器 | |
| TWI461795B (zh) | 液晶顯示器 | |
| WO2019024435A1 (zh) | 显示面板及显示装置 | |
| WO2018129954A1 (zh) | 显示面板及其制造方法、显示装置 | |
| KR101319444B1 (ko) | 액정표시장치 | |
| US10976593B2 (en) | Filter structure, display substrate, display panel and display device | |
| WO2019004435A1 (ja) | 偏光板、およびそれを用いた画像表示装置ならびに移動体 | |
| JP2007316156A5 (zh) | ||
| TWI706553B (zh) | 感光元件及顯示裝置 | |
| CN113534306B (zh) | 一种高消光比宽带线偏振片 | |
| WO2017173688A1 (zh) | 3d显示装置 | |
| US9958583B1 (en) | Green laser line notch absorber | |
| KR20190009426A (ko) | 반사 편광기 및 보상 필름을 포함하는 광학 적층물 | |
| JP4128382B2 (ja) | 光偏向素子 | |
| US10816861B2 (en) | High transmission ITO film-coated glass | |
| CN113359221A (zh) | 基于介质偶极子的入射角度不敏感的光谱滤光片及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |