1.本发明涉及先进光学功能超材料设计及微纳加工技术领域，特别是一种具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构及制作方法。
背景技术：
2.金属中的自由电子与光子耦合形成的表面等离激元（surface plasmons，sps）是最早发现并被加以利用的一种极化激元形式。金属表面等离激元可以突破光学衍射极限，将光波的能量限域在亚波长尺度内，其共振激发（surface plasmon resonance，spr）可在金属-介质界面或金属纳米结构中诱导产生显著的场增强效应（即电磁场模式“热点”），并对电磁波的色散、波速等输运性质进行调控，故被广泛地应用于新型光场调控、超灵敏生物传感、表界面增强光谱、高效纳米能源器件开发等领域，而具有高空间活性的spr纳米结构则是推动表面等离激元光子学在以上领域可持续发展的重要基础。
3.在结构设计方面，通过构造非对称构型，利用局域/非局域模式耦合调控机制的高空间活性spr超表面能够有效实现特定或多频段内的高q值光能量存储（如完美陷光、连续域中的束缚态、彩虹陷光效应等）和光学混频、频率上/下转换等非线性光信号处理，因而在纳米光源设计、量子信息处理、光子集成芯片制造等领域具有广阔的应用前景。设计并制备高空间活性的spr超表面结构已成为了近期国内外科研人员关注的焦点。
4.在作用波长方面，相较于人眼敏感的可见光波段（380纳米至780纳米），红外波段包括近红外（近红外i区780纳米至1.1微米、ii区1.1微米至2.5微米）、中红外（2.5微米至25微米）、远红外（太赫兹30微米至3000微米）等广阔的光谱频段；近年来，基于spr超表面结构的红外光学吸收器因其在医学诊断、生物传感和热辐射仪等方面的重要应用而受到普遍关注。目前的研究结果表明，多类spr超表面构型如亚波长光栅、纳米粒子/纳米粒子聚集体、金属-介质-金属多层体系可用于特定或多频段红外光学吸光器件的设计与开发。
5.目前关于红外光调制器件的制备主要技术包括电子束光刻（ebl）、聚焦离子束光刻（fib）等加工工艺。以上加工工艺成本高，制备流程复杂，操作门槛高且加工结果存在一定的不确定性，因此寻求一种具有高结构容差性（即在较大加工误差范围内仍能保证结构器件性能特性）的设计方案用于此类结构器件的制备显得尤为重要。
技术实现要素：
6.针对目前红外光调制超表面结构工艺成本高，制备流程复杂，操作门槛高且加工结果存在一定的不确定性且性能单一等问题，本技术的实施例提出了一种具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构及制作方法来解决以上的问题，本发明的重点在可稳定制备具有高效红外光能吸收特征且能兼容非线性光信号处理的红外光调制器件的设计思路和加工工艺上。
7.第一方面，本技术提出了一种具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构，包括从下至上依次层叠设置的基底、金属薄膜层、介质隔绝层、金属黏附层和金属光栅，金属
光栅具有非对称双光栅单元，非对称双光栅单元包括具有第一脊部的第一光栅单元以及具有第二脊部的第二光栅单元，第一脊部和第二脊部具有不同周期宽度并交替间隔设置，金属黏附层设于第一脊部和第二脊部下方并分别与第一脊部和第二脊部具有相同的宽度，金属光栅的结构参数包括第一脊部的宽度、第二脊部的宽度、第一脊部与相邻一侧的第二脊部之间的第一间隙以及第一脊部与相邻另一侧的第二脊部之间的第二间隙，通过调整所述结构参数使所述亚波长非对称光栅结构在tm偏振激发条件下实现在0~50
°
入射光角度范围内连续角度和频段可调谐的红外光窄带吸收效率为80~100%。
8.作为优选，连续角度和频段可调谐的红外光窄带吸收作用波段包括近红外i区和/或近红外ii区。
9.作为优选，第一脊部的高度与第一脊部的宽度之比大于等于0.5。
10.作为优选，第一脊部的宽度为70~90纳米，第二脊部的宽度为200~220纳米，第一间隙为190~210纳米，第二间隙大于或等于100纳米，第一脊部和第二脊部的高度大于或等于40纳米。
11.作为优选，通过调整第一脊部与第二脊部的宽度的差值实现红外光窄带吸收效率为80~100%近完美吸收，通过调整第二间隙可连续调节红外光窄带近完美吸收的作用波段。
12.作为优选，金属黏附层的材质为铬，其厚度小于或等于1纳米。
13.作为优选，介质隔绝层的折射率为1.2~2.0，其厚度调控范围为180~400纳米。
14.作为优选，介质隔绝层的材质为二氧化硅，基底的材质为硅，金属薄膜层和金属光栅的材质为银。
15.第二方面，本技术提出了一种根据上述的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构的制作方法，包括以下步骤：s1，提供基底，于基底上通过电子束蒸发和等离子体增强化学气相沉积工艺依次生长金属薄膜层和介质隔绝层；s2，于介质隔绝层上旋涂电子束光刻胶，经过电子束曝光、显影后形成非对称光栅图形；s3，采用电子束蒸发沉积生长黏附层和金属层，并去除剩余光刻胶及其上方的金属黏附层和金属层，将非对称光栅图形转移至黏附层和金属层，形成金属黏附层和金属光栅。
16.第三方面，本技术提出了一种根据上述的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构在可调控红外光吸收器件以及非线性光学功能器件上的应用。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提出了一种具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构及制作方法，能够解决现有红外光调制器件设计方案复杂、加工精度要求高且制备流程复杂的问题，从而达到便于高质量稳定制备，且制备产品多参数可调，在红外波段具有优异的大角度偏振可控近完美吸光性能和灵活的作用波长和激发角度可拓展性，同时该亚波长非对称光栅结构集成非线性光信号处理功能，其非线性频率上转换信号的激发和出射偏振可控；在工艺上，采用以上设计方案制备的结构器件具有高结构容差性，能够有效简化工艺制备流程，降低生产成本，提高生产良品率，且采用硅片为样品基底，为未来运用于微电子行业产业化及集成多功能光学器件如芯片级光调制或混频器件的设计开发提供了可能。
附图说明
18.包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。
19.图1是本技术的实施例的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构的示意图；图2是本技术的实施例的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构的扫描电子显微镜（sem）俯视图；图3是本技术的实施例的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构的sem侧视图，插图为倾斜45
°
视角的sem俯视图（刻度尺为200纳米）；图4和图5分别是给定结构参数下（w1=80纳米，w2=210纳米，g=s=200纳米，t=50纳米，d=180纳米，d=200纳米，n=1.467，h=0.5纳米），实验测得和计算机仿真模拟的远场角分辨反射光谱图，其中光源入射角度范围为0~50
°
，光源偏振方向垂直于光栅沟槽方向，记为tm polarization；图6是给定结构参数下的计算机仿真模拟和实验测得的远场反射光谱图，其中光源入射角度为0
°
，记为normal incidence，光源偏振方向平行于光栅沟槽方向，记为te polarization；图7是给定结构参数下，计算机仿真模拟的该亚波长非对称光栅结构随金属光栅的第一脊部和第二脊部高度（t）变化的反射光谱图，其中黑色虚线框图为该亚波长非对称光栅结构中t分别为10纳米、20纳米、40纳米、50纳米、60纳米、80纳米、100纳米、120纳米、140纳米下的远场反射光谱图；图8是给定结构参数下，计算机仿真模拟的该亚波长非对称光栅结构随第二间隙（s）变化的反射光谱图；图9是给定结构参数下，计算机仿真模拟的该亚波长非对称光栅结构随介质隔绝层折射率（n）变化的反射光谱图；图10是给定结构参数下，计算机仿真模拟的该亚波长非对称光栅结构随金属黏附层（在非连续覆盖状态下）厚度（h）变化的反射光谱图，其中黑色虚线框图为该亚波长非对称光栅结构中h分别为0.0纳米至1.0纳米（间隔0.1纳米）下的远场反射光谱图，其中插图为该亚波长非对称光栅结构具有金属黏附层（非连续覆盖状态）的侧视示意图；图11是给定结构参数下，计算机仿真模拟的该亚波长非对称光栅结构随金属黏附层（在连续覆盖状态下）厚度（h）变化的反射光谱图，其中黑色虚线框图为该亚波长非对称光栅结构中h分别为0.0纳米至1.0纳米（间隔0.1纳米）下的远场反射光谱图，插图为该亚波长非对称光栅结构具有金属黏附层（连续覆盖状态）的侧视示意图；图12是给定结构参数和入射偏振条件（normal incidence，tm/te polarization）下，计算机仿真模拟的该亚波长非对称光栅结构随介质隔绝层的厚度（d）变化（d为180纳米至400纳米）的远场反射光谱图；图13是给定入射偏振条件（normal incidence，tm polarization）和不同介质隔绝层厚度（d=180纳米、280纳米、310纳米、320纳米、360纳米）下，该亚波长非对称光栅结构
对应反射吸收谷d1的电磁场分布图，其中从上到下依次为：电场分布图，磁场分布图，磁场z分量分布图；图14是本技术的实施例的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构在非线性光学表征实验中所测得的二次谐波（shg）信号的功率依赖关系图；图15是本技术的实施例在偏振极化测试中入射/出射偏振角度与亚波长非对称光栅结构取向关系示意图；图16是本技术的实施例的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构在给定结构参数下不同入射/出射偏振组合对应的shg信号光谱图；图17是本技术的实施例的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构在给定结构参数下不同入射/出射偏振组合对应的shg信号随介质隔绝层厚度变化（d=240纳米、310纳米、360纳米）的强度极化分布图；图18是本技术的实施例的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构在给定结构参数和不同入射/出射偏振组合条件下与未修饰亚波长非对称光栅结构参考样间的信号光谱和强度极化分布对比图。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
22.参考图1，本技术的实施例中提出了一种具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构，包括从下至上依次层叠设置的基底、金属薄膜层、介质隔绝层、金属黏附层和金属光栅，金属光栅具有非对称双光栅单元，非对称双光栅单元包括具有第一脊部的第一光栅单元以及具有第二脊部的第二光栅单元，第一脊部和第二脊部具有不同周期宽度并交替间隔设置，金属黏附层设于第一脊部和第二脊部下方并分别与第一脊部和第二脊部具有相同的宽度，金属光栅的结构参数包括第一脊部的宽度（w1）、第二脊部的宽度（w2）、第一脊部与相邻一侧的第二脊部之间的第一间隙（g）以及第一脊部与相邻另一侧的第二脊部之间的第二间隙（s），第一脊部的高度与第一脊部的宽度之比大于等于0.5。具体的，第一脊部的宽度为70~90纳米，第二脊部的宽度为200~220纳米，第一间隙为190~210纳米，第二间隙大于或等于100纳米，第一脊部和第二脊部的高度大于或等于40纳米。金属黏附层的材质为铬，其厚度小于或等于1纳米。介质隔绝层的折射率为1.2~2.0，其厚度调控范围为180~400纳米。介质隔绝层的材质为二氧化硅，基底的材质为硅，金属薄膜层和金属光栅的材质为银。
23.在具体的实施例中，金属光栅的第一间隙（g）为200纳米，第一脊部和第二脊部的宽度（w1和w2）分别为80纳米和210纳米，第二间隙（s）为200纳米，进而所制成金属光栅的周期（p）为690纳米；金属光栅的第一脊部和第二脊部的高度（t）为50纳米，金属黏附层的厚度（h）为0.5纳米，介质隔绝层的厚度（d）具有特定调控窗口值，即对应调控范围为180~400纳米，金属薄膜层的厚度（d）为200纳米。如图2所示，所制成的亚波长非对称光栅结构位于x-y平面内且在大面积范围内均一可重现，周期（p）为690纳米。如图3所示，所制成的亚波长非
对称光栅结构中的多个结构参数，如第一脊部和第二脊部的宽度（w1和w2）、第一间隙（g）、第二间隙（s）以及第一脊部和第二脊部的高度（t）等，清晰可观测，表明所制成的结构器件与图1所示设计方案相符。
24.如图4和图5所示，给定结构参数和入射偏振条件（光源入射角度范围为0~50
°
，tm polarization）下，实验测得和计算机仿真模拟的远场角分辨反射光谱结果基本一致。以上结果表明，本技术的实施例的亚波长非对称光栅结构在近红外波段（如黑色虚线所示区域）具有明显的反射吸收谷d1，且该反射吸收谷的光谱位置随入射光角度的增大（由0
°
到50
°
）而发生劈裂形成两个分支（如白色虚线箭头所示），其中一个分支的光谱位置随入射光角度的增大而发生红移，另外一个分支的光谱位置则发生蓝移。以上所述的折叠色散（folded dispersion）现象揭示了该亚波长非对称光栅结构所激发的共振模式具有类光子模式的传播性。同时，基于200纳米厚度金属薄膜层的存在，该亚波长非对称光栅结构无光学透射，因而根据公式a=1-r（其中a为吸收效率，r为反射效率），该亚波长非对称光栅结构在各对应作用波长下的光反射吸收效率均在80%以上，即发生红外光区的近完美陷光（光吸收）效应。综上测试结果可证明，该亚波长非对称光栅结构在tm偏振激发条件下可实现在较大入射光角度范围（0~50
°
）内连续入射光角度和多频段（近红外i/ii区）可调谐的红外光窄带近完美吸收，即入射光角度的调节步长可精细至1
°
或增大至5
°
、10
°
、15
°
等参数调节范围均可实现对光的近完美吸收（即对应光吸收效率为80~100%），且对光的近完美吸收作用波长调制范围处于近红外i/ii区，其对应的具体作用波长亦可对应入射光角度一对一精细调节。此外，如图6所示，在给定入射偏振条件（normal incidence，te polarization）下，该亚波长非对称光栅结构在770纳米波长处观测到一个明显的反射吸收谷d2。以上结果可同时通过计算机仿真模拟和实验表征检测确认，进一步表明仿真模拟计算所建立的结构模型与所制成的结构器件构型相符。
25.如图7至图10所示，该亚波长非对称光栅结构在给定入射偏振条件（normal incidence, tm polarization）下对红外光窄带近完美吸收的作用波长随结构参数变化可控调制。在给定结构参数下，如图7所示，该亚波长非对称光栅结构对红外光的吸收作用波长及其反射吸收谷半峰宽随光栅的第一脊部和第二脊部的高度（t）增加至大于或等于40纳米后保持不变，表明该亚波长非对称光栅结构在给定结构设计方案下具有高结构容差性，即在较大加工误差范围内仍能保证结构器件性能特性，且金属光栅的第一脊部的高度与第一脊部的宽度之比大于或等于0.5，该亚波长非对称光栅结构所具有的小深宽比取值（最小达到0.5）满足现有ebl工艺的大规模制造要求，其对工艺要求低，容易实现。如图8和图9所示，随着该亚波长非对称光栅结构的第二间隙（s）和介质隔绝层的折射率（n）的增大，该亚波长非对称光栅结构对红外光的吸收作用波长持续发生红移但其反射吸收效率保持不变，表明该亚波长非对称光栅结构可根据实际需求调节结构参数以满足在较大的光谱调制范围（近红外i/ii区）内对不同频段红外光的窄带近完美吸收，通过调整结构参数使亚波长非对称光栅结构在tm偏振激发条件下实现在0~50
°
入射光角度范围内连续角度和频段可调谐的红外光窄带吸收效率为80~100%。
26.如图10所示，增加非连续覆盖状态的金属黏附层（如铬）用于提高金属光栅在介质隔离层上的粘附力，其厚度（h）在0.0至1.0纳米变化范围内对该亚波长非对称光栅结构的红外光窄带近完美陷光作用波长和半峰宽影响不大，表明该金属黏附层设计对红外共振吸
收造成的损耗可忽略，即在实际制备加工过程中具有高结构容差性。作为对比，如图11所示，修改结构设计方案，使金属黏附层（如铬）成连续覆盖状态，则其随厚度（h）的增大，该亚波长非对称光栅结构的红外光窄带近完美陷光作用波长保持不变，但其反射吸收谷半峰宽发生了明显展宽，表明添加连续覆盖的金属黏附层对红外共振吸收造成了损耗。综上为基于该亚波长非对称光栅结构以实现给定作用波长下的高性能红外光能吸收提供了优化设计思路。同时在本实施例中，考虑实际制备加工工艺要求，仿真模拟计算所采用的金属黏附层厚度（h）设定为0.5纳米。
27.如图12和图13所示，可进一步揭示该亚波长非对称光栅结构对红外光的反射吸收作用机制。一方面，如图12中的左图所示，在给定结构参数和入射偏振条件（normal incidence，tm polarization）下，该亚波长非对称光栅结构的远场反射光谱在红外光区主要展现出反射吸收谷d1，其反射吸收效率在介质隔绝层的厚度变化范围内（180纳米至400纳米）为80~100%，即发生红外光区的近完美陷光，表明该亚波长非对称光栅结构具有高结构容差性。同时考虑到实际微纳加工工艺（如ebl）要求，给定结构设计方案中的介质隔绝层厚度变化范围具有特定调控窗口值（即180纳米至400纳米），即在调控窗口值外（如大于400纳米）对该亚波长非对称光栅结构进行制备需考虑介质隔绝层的非导电性，其将引起电荷在表面的聚集进而导致加工时图形发生畸变。为解决以上问题需考虑在介质隔绝层上方引入导电层辅助加工，然而导电层的引入将提高工艺复杂性和加工结果不确定性，如引入导电聚合物，其成本高且存储时间短、引入金属层则存在酸碱和高温去除金属层时光刻胶的溶解和碳化等问题。综上，给定的介质隔绝层调控窗口值是基于现有结构设计方案中的最优值，其同时考虑了结构容差性和加工可行性。
28.如图13所示，电场模量空间分布结果（其中，e为电场，|e|为电场模量，lg|e|为对电场模量取对数标尺）可用于确定反射吸收谷d1的电磁场模式耦合机制：1）金属光栅-介质隔绝层上界面的传播表面极化激元与局域表面等离激元共振间的杂化（记为outer-surface modes）；2）介质隔绝层-金属薄膜层下界面的传播表面极化激元（记为inner-surface modes）；3）上下界面电磁场模式间的耦合杂化（记为super-modes）。
29.结合图13中的磁场模式分析结果（其中，h为磁场，|h|为磁场模量，hz为磁场z分量）可知，该super-modes的激发可兼具上下界面pspp间对称和反对称耦合形成的对称/反对称pspp模式特性和单一非对称光栅单元中相邻光栅脊部在介质区域形成的偶极共振模式特性。以上光学共振模式特性能够实现入射光场能量在介质隔绝层区域的耦合-集聚，进而实现金属-介质材料组分间的能量传输，有效降低金属等离激元材料中的吸收（欧姆）损耗和来自模式共振的辐射损耗。因而，super-modes的激发具有高品质共振模式特性，能够实现对红外光的近完美吸收。特别地，当介质隔绝层的厚度d增大至310纳米时，入射光场能量无法通过光栅耦合至结构器件内部，即大部分入射光场能量被反射到自由空间形成驻波分布。以上电磁场耦合模式空间分布的改变导致该亚波长非对称光栅结构在d=310纳米处其对应的作用波长（约1018纳米）反射率突变为1.0，即无任何红外光吸收性能。该光学共振模式上的奇异点可用于揭示亚波长非对称光栅结构中对称与反对称pspp模式的转化过程及其对应的模式共振特性。遵循以上模式分析思路可知，该亚波长非对称光栅结构的远场
反射光谱在可见光区（高频段）展现出的反射吸收谷d3和d4亦可归因于上下界面电磁场模式间的反对称耦合；同时由于以上两个反射吸收谷处于可见光区，因而对其电磁场模式耦合机制的讨论从略。另一方面，如图12中的右图所示，在给定结构参数和入射偏振条件（normal incidence, te polarization）下，该亚波长非对称光栅结构的远场反射光谱在红外光区主要展现出反射吸收谷d2，其光谱位置随着d的增大而持续红移且变化范围覆盖近红外i/ii区。
30.本技术的实施例中可采用共聚焦显微光谱采集系统（配备飞秒激光器：origami-10 xp\400fs\1028nm、emccd相机：ixon ultra 888、单色光谱仪：andor sr500）对所制备的亚波长非对称光栅结构进行室温下的二次谐波（shg）信号检测，包括：测得信号的功率依赖关系、偏振依赖关系及绝对强度对比关系；采用扫描电子显微镜成像技术表征结构器件形貌信息。
31.如图14所示，测得的二次谐波信号强度（@514nm）与入射光（@1028nm）平均功率的平方依赖关系可用于检测测试信号的真实性及其二阶非线性光学特性，进而验证所制成的结构器件能够有效诱导产生二次谐波效应。如图15至图18所示，该亚波长非对称光栅结构集成非线性光信号处理功能。如图15和图16所示，该亚波长非对称光栅结构在给定结构参数和出射偏振取向条件下（记为ep90，即偏振方向垂直于光栅沟槽方向），旋转入射偏振方向分别为90
°
和0
°
的激发样品，并收集信号（记为ip90-ep90/ip0-ep90，如标记1和3所示），其所测得的二次谐波信号强度最强点出现于90
°
入射偏振条件下（记为ip90-ep90，如标记1所示）。作为对比，设定出射偏振取向为0
°
（记为ep0，即偏振方向沿着光栅沟槽方向），同时旋转入射偏振方向分别为90
°
和0
°
的激发样品，并收集信号（记为ip90-ep0/ip0-ep0，如标记2和4所示），其所测得的二次谐波信号强度均很微弱，但相对较强信号依然出现于90
°
入射偏振条件下（如标记2所示）。为标记方便，可将以上描述中标记1和2所示信号强度极化分布记为tm resonant state on，将标记3和4所示极化分布记为te resonant state off。可知，该亚波长非对称光栅结构的非线性频率上转换信号的激发和出射偏振可控。
32.进一步地，如图17所示，引入给定结构参数下具有不同介质隔绝层厚度d的结构器件（如d=240纳米、310纳米、360纳米），并表征其在给定激发平均功率（0.5毫瓦）下对应的非线性光信号强度极化分布情况。当d=240纳米时，ip0-ep90/ip0-ep0对应信号强度大于ip90-ep90/ip90-ep0对应信号强度，可知此时te resonant state on且tm resonant state on。作为对比，当增大d至310纳米时，te resonant state on且tm resonant state on对应信号强度持续被抑制；当d增大至360纳米时，结合如图12黑色虚线圆圈所示，该亚波长非对称光栅结构在tm偏振激发条件下的反射吸收谷位置恰好处于激发光源波长位置（1028纳米）附近且其反射吸收效率接近100%，即发生对红外光的窄带完美吸收，因而其tm resonant state on对应信号强度被有效放大，同时te resonant state对应信号强度被有效抑制（te resonant state off）。值得注意的是，持续增大激发光平均功率（如大于0.5毫瓦），则在te偏振激发条件下，d=240纳米和310纳米对应样品的非线性光信号将经历一个突然增长的趋势。此时通过系统自带的光学成像模块可观测到以上样品发生了光致损伤现象，即在te偏振激发条件下以上样品的损伤阈值较低。如图18所示，在调制结构参数（d=360纳米）并给定偏振极化组合（ip90-ep90）和激发平均功率（2.0毫瓦）条件下，该亚波长非对称光栅结构相较于未修饰亚波长非对称光栅结构的介质隔绝层-金属薄膜层-硅基底参考
样信号增强近一个量级；同时相较于非修饰结构参考样的信号强度极化分布，该结构器件的偏振选择增强特性显著（如图18插图所示）。综上可知，该亚波长非对称光栅结构中的tm resonant state on对应信号放大机制遵循如图12和图13所示的super-modes激发机制。同时，该亚波长非对称光栅结构在te偏振激发条件下诱导放大的非线性光信号主要受到基频区域（如图12中白色虚线所示）形成的te共振场增强效应的调制。该te偏振激发条件下的反射吸收谷展宽较大，共振模式q值较低（即对应非辐射损耗较高），因而导致其在te共振场增强匹配基频区域时，样品的光致结构损伤阈值低，进而限制了非线性光放大转换效率的提升。
33.相对应的，本技术的实施例还提出一种根据上述的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构的制作方法，包括以下步骤：s1，提供基底，于基底上通过电子束蒸发和等离子体增强化学气相沉积工艺依次生长金属薄膜层和介质隔绝层，具体的，基底为硅，金属薄膜层为银，介质隔绝层为二氧化硅。
34.s2，于介质隔绝层上旋涂旋涂电子束光刻胶，经过电子束曝光、显影后形成非对称光栅图形，具体的，在介质隔离层上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯（pmma），经电子束曝光和显影后在pmma上形成非对称光栅图形。
35.s3，采用电子束蒸发沉积生长黏附层和金属层，并去除剩余光刻胶及其上方的金属黏附层和金属层，将非对称光栅图形转移至黏附层和金属层，形成金属黏附层和金属光栅。
36.在工艺上，采用以上设计方案制备的亚波长非对称光栅结构具有高结构容差性，能够有效简化工艺制备流程，降低生产成本，提高生产良品率。
37.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
38.在具体使用时，本技术的实施例提出的具有红外光调制特性的亚波长非对称光栅结构在可调控红外光吸收器件以及非线性光学功能器件方向，特别是在近完美吸收多波段红外光能量以及有效诱导产生和灵活调控非线性光学二次谐波信号上极具应用前景。其中所制备的亚波长多层结构可利用激发频段上下界面电磁场模式间的对称/反对称耦合结合非对称光场微扰调控机制实现高效的红外光能吸收，所测得的shg信号具有显著的入射偏振激发和辐射偏振选择特性。该亚波长非对称光栅结构在表面等离激元应用领域有着广泛的应用前景，有望成为宽光谱吸收和完美/彩虹陷光功能纳米结构。该亚波长非对称光栅结构的形貌参数，包括纳米光栅周期、光栅脊部宽度、介质隔绝层厚度、蒸镀金属材料种类等多参数灵活可调，且可大面积制备。若电子束蒸发金属采用铝等储备丰富、价格低廉的金属，则可进一步降低成本；若介质隔绝层采用氧化锌等半导体材料，则可进一步利用材料较大的本征非线性极化率系数提高该结构器件的非线性频率上转换效率，拓展其在非线性光学功能器件和纳米集成光电子学领域的发展和应用。
39.综上所述，借助于本发明的上述技术方案，能够解决现有纳米结构加工领域中具有先进光学功能的微纳结构器件设计方案复杂、加工精度要求高且制备流程复杂的问题，从而达到便于高质量的长程有序制备，制备产品均匀性好、结构容差性高、多参数可调，制备的结构具有显著的红外光吸收及非线性谐波偏振增强特性。在工艺上，采用硅片为样品
基底，为未来运用于微电子行业产业化及集成多功能光学器件如芯片级光调制或混频器件的设计开发提供了可能。
40.以上描述了本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。