[0028] (2)利用电子束曝光机对所述负光刻胶进行曝光，并制作出基于电磁感应透明的 红外超增强收集天线阵列和金属电极图形的样品；
[0029] (3)对已曝光的样品进行显影；
[0030] (4)利用电子束蒸发沉积基于电磁感应透明的红外超增强收集天线阵列和金属电 极材料，材料可选但不限于镍/钛（黏附层）和金/银/铜/铝；
[0031] (5)剥离光刻胶后获得基于电磁感应透明的红外超增强收集天线阵列和金属电 极。
[0032] 为了更进一步的说明本发明实施例提供的基于电磁感应透明的红外超增强收集 天线，下面结合附图阐述本发明的【具体实施方式】。
[0033] 如图1所示，金属电极2和基于电磁感应透明的红外超增强收集天线3采用相同 加工工艺同时制作在具有光敏材料衬底1上。入射的红外电磁辐射4垂直于探测器正面入 射。
[0034] 如图2所示，金属电极2的正负极分别置于具有光敏材料衬底层1的两端，红外天 线层3置于金属电极2正负极之间。
[0035] 实施例1 :
[0036] 如图3所示，基于电磁感应透明的红外超增强收集天线3为周期性排列的金属杆 阵列，其中水平方向为X轴方向，竖直方向为y轴方向。阵列中每个天线单元包含两种谐振 单元，第一谐振单元31沿y轴放置，第二谐振单元32为两个平行放置的金属杆，第一谐振 单元31置于第二谐振单元32中两个金属杆之间，方向与之垂直。天线尺寸一般为设计波 长的1/10至1/5,因此在红外波段，第一谐振单元金属杆的长度LdP第二谐振单元金属杆 长度L 2范围0.5微米~5.0微米，宽w JPw 2的范围为0. 1微米~1.0微米，周期的P范围 为0. 6微米~5. 5微米。金属杆的材料可以为金，金与衬底之间镀一层钛做为黏附层，厚度 为20纳米~30纳米；金属天线的总厚度为50纳米~200纳米。
[0037] 入射的红外辐射电场偏振方向沿y轴方向时，第一谐振单元31被入射电场直接激 发，激发起明模式，其产生的感应电场激发第二谐振单元32,暗模式被激发，产生电磁感应 透明现象。在电磁感应透明窗口处，入射电场与第一谐振单元31耦合的能量转移到第二谐 振单元32上，能量发生了重新分布，在第二谐振单元32的两端产生局域超增强电场；当入 射红外福射电场偏振方向沿X轴方向时，第一谐振单元31不能被激发，第二谐振单元32被 直接激发，并在其两端产生局域增强电场。对比两种偏振状态下在第二谐振单元两端激发 局域电场强度，福射电场偏振方向沿y轴时的强度强于福射电场偏振方向沿X轴时的强度， 实现了偏振探测时红外天线的超增强吸收功能；同时，若改变第一谐振单元31与第二谐振 单元32的结构尺寸，将两种入射辐射偏振场激发的谐振频率调整至相同或者十分相近的 频率，可以实现偏振探测或者偏振无关探测。
[0038] 实施例2 :
[0039] 如图4,基于电磁感应透明的红外超增强收集天线3为周期性排列的金属杆阵列， 其中水平方向为X轴方向，竖直方向为y轴方向。阵列中每个单元包含两种谐振单元，第一 谐振单元31沿y轴放置，第二谐振单元32为沿X轴放置的金属杆，第一谐振单元31置于 两个第二谐振单元32之间，方向与之垂直，并且y方向相邻的第一谐振单元31相对于他们 之间的第二谐振单元中心对称。天线尺寸一般为设计波长的1/10至1/5,在红外波段，第 一谐振单元金属杆的长度L 1和第二谐振单元金属杆长度L 2范围0. 5微米~5. 0微米，宽w 1 和W2范围为0. 1微米~I. 0微米，周期P范围0. 6微米~5. 5微米。金属杆的材料可以为 金，金与衬底之间镀一层钛作为黏附层，厚度为20纳米~30纳米；金属天线的总厚度为50 纳米~200纳米。
[0040] 当入射的红外辐射电场偏振方向沿y轴方向时，第一子谐振单元31与被入射电场 直接激发，激发起明模式，它们产生的感应电场激发第二子谐振单元32,暗模式被激发，产 生电磁感应透明现象。在电磁感应透明窗口处，入射电场与第一谐振单元31親合的能量转 移到第二谐振单元32上，能量发生了重新分布，在第二谐振单元32的两端产生局域超增强 电场；当入射红外福射电场偏振方向沿X轴方向时，第一子谐振单元31不能被激发，第二子 谐振单元32被直接激发，并在其两端产生局域增强电场。对比两种偏振状态下在第二谐振 单元两端激发局域电场强度，辐射电场偏振方向沿y轴时的强度强于辐射电场偏振方向沿 X轴时的强度，实现了偏振探测时红外天线的增强吸收功能；同时，调整第一谐振单元31与 第二谐振单元32的结构尺寸，将两种入射辐射偏振场激发的谐振频率调整至相同或者十 分相近的频率，可以实现偏振探测或者偏振无关探测。
[0041]本发明的制备方法包括如下步骤：
[0042] (1)在附着有光敏材料的衬底上旋涂负光刻胶；
[0043] (2)利用电子束曝光机对负光刻胶进行曝光；
[0044] (3)对已曝光的样品进行显影；
[0045] (4)利用电子束蒸发沉积基于电磁感应透明的红外超增强收集天线阵列和金属电 极材料，金属天线和电极材料可选但不限于金/银/铜/错，黏附层可选但不限于镍/钛；
[0046] (5)剥离光刻胶制作出基于电磁感应透明的红外超增强收集天线阵列和金属电 极。
[0047]本发明提出了一种基于电磁感应透明的红外超增强收集天线，利用电磁感应透明 红外天线的局域表面等离子体谐振，突破衍射极限，将入射红外电磁辐射聚集在金属杆两 端的开口处，实现小尺寸光敏元响应大辐照面积的辐射能量，增大光电导增益，实现对红外 波的偏振相关和偏振无关探测。
[0048]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于电磁感应透明的红外超增强收集天线，其特征在于，包括多个周期性阵列 排布的天线单元，所述天线单元包括第一谐振单元和第二谐振单元； 所述第一谐振单元的谐振频率与所述第二谐振单元的谐振频率相同或相近；通过所述 第一谐振单元与所述第二谐振单元之间的耦合作用实现了在红外波段的电磁感应透明现 象，并在目标频率处实现了偏振超增强探测和偏振无关探测，提高了对目标频率红外辐射 的收集效率。2. 如权利要求1所述的红外超增强收集天线，其特征在于，所述第二谐振单元包括第 一金属杆和第二金属杆，所述第一金属杆和所述第二金属杆相互平行且沿X轴放置； 所述第一谐振单元包括第三金属杆，所述第三金属杆沿y轴放置且位于所述第一金属 杆和所述第二金属杆之间；所述第三金属杆的两端分别与所述第一金属杆和所述第二金属 杆之间留有间隙； 所述第一谐振单元与所述第二谐振单元之间的耦合效率随着该间隙的增大而减小； 所述X轴为水平方向，所述y轴为竖直方向。3.如权利要求2所述的红外超增强收集天线，其特征在于，所述第一金属杆和所述第 二金属杆尺寸相同；所述第一谐振单元和第二谐振单元的长度范围接近，为〇. 5微米~5. O 微米，宽度为〇. 1微米~1. 〇微米，周期为〇. 6微米~5. 5微米。4.如权利要求2所述的红外超增强收集天线，其特征在于，所述第一金属杆、所述第二 金属杆和所述第三金属杆的材料相同；金属杆的材料可以但不限于是金、银、铜或铝等高电 导率的材料。5.如权利要求1所述的红外超增强收集天线，其特征在于，所述第二谐振单元包括第 一金属杆和第二金属杆，所述第一金属杆和所述第二金属杆相互平行且沿X轴放置； 所述第一谐振单元包括第三金属杆和第四金属杆，所述第三金属杆沿y轴放置且位于 所述第一金属杆和所述第二金属杆之间；所述第三金属杆的两端分别与所述第一金属杆和 所述第二金属杆之间留有间隙；所述第四金属杆沿y轴放置，所述第四金属杆与所述第三 金属杆关于所述第二金属杆中心对称；所述第四金属杆的一端与所述第二金属杆之间留有 间隙； 所述第一谐振单元与所述第二谐振单元之间的耦合效率随着该间隙的增大而减小； 所述X轴为水平方向，所述y轴为竖直方向。6. 如权利要求5所述的红外超增强收集天线，其特征在于，所述第一金属杆和所述第 二金属杆的尺寸相同；所述第三金属杆和所述第四金属杆的尺寸相同；所述第一谐振单元 和第二谐振单元的长度为〇. 5微米~5. 0微米，宽度为0. 1微米~I. 0微米，周期为0. 6微 米~5. 5微米。7.如权利要求5所述的红外超增强收集天线，其特征在于，所述第一金属杆、所述第二 金属杆、所述第三金属杆和所述第四金属杆的材料相同；金属杆的材料可以但不限于是金、 银、铜或铝等高电导率的材料。8. 如权利要求1-7任一项所述的红外超增强收集天线，其特征在于，当偏振方向沿y轴 的红外辐射电场入射时，所述第一谐振单元被入射电场直接激发，其产生的感应电场激发 所述第二谐振单元，从而产生电磁感应透明现象；在电磁感应透明窗口处，入射的红外辐射 电场与所述第一谐振单元耦合的能量转移到所述第二谐振单元上，并在所述第二谐振单元 的两端产生局域超增强电场； 当偏振方向沿X轴的红外福射电场入射时，所述第一谐振单元不能被激发，所述第二 谐振单元被直接激发，并在其两端产生局域增强电场； 在两种偏振状态下，所述第二谐振单元两端激发局域电场强，辐射电场偏振方向沿y 轴时所激发的电场强度强于辐射电场偏振方向沿X轴时所激发的电场强度，实现了偏振探 测时红外天线的超增强吸收功能和偏振无关探测功能。
【专利摘要】本发明提供了一种基于电磁感应透明的红外超增强收集天线，包括多个周期性阵列排布的天线单元，所述天线单元包括第一谐振单元和第二谐振单元；所述第一谐振单元的谐振频率与所述第二谐振单元的谐振频率相同或相近；通过所述第一谐振单元与所述第二谐振单元之间的耦合作用实现了在红外波段的电磁感应透明现象，提高了对目标频率红外辐射的收集效率。本发明提供的电磁感应透明红外超增强收集天线能使入射的偏振光能量重新分布，将能量转移至与入射偏振方向垂直的方向，实现了对入射电磁波的偏振转换，此时在该频率处形成的局域电场明显比直接激发的局域电场大，在实现超增强收集的同时也可以在目标频率处实现偏振无关探测。
【IPC分类】H01Q21/00
【公开号】CN104993250
【申请号】CN201510283716
【发明人】陈长虹, 孟德佳, 李霄
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月29日