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一种手性光学器件   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-06-22
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-02-12
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-10-15
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-06-22
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201810654947.2 申请日 2018-06-22
公开/公告号 CN109187363B 公开/公告日 2021-10-15
授权日 2021-10-15 预估到期日 2038-06-22
申请年 2018年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 G01N21/19 主分类号 G01N21/19
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 6
权利要求数量 7 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、CN 208654016 U,2019.03.26CN 106395738 A,2017.02.15CN 107356999 A,2017.11.17JP 2014133689 A,2014.07.24CN 106918850 A,2017.07.04CN 104101933 A,2014.10.15A.S.Schwanecke等.Broken Time Reversalof Light Interaction with Planar ChiralNanostructures《.PHYSICAL REVIEW LETTERS》.2003,第91卷(第24期),第247404-1页摘要、左栏第2段. E. Hendry等.Ultrasensitive detectionand characterization of biomoleculesusing superchiral fields《.naturenanotechnology》.2010,第5卷第783-787页.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 西安科锐盛创新科技有限公司 当前专利权人 西安科锐盛创新科技有限公司
发明人 尹晓雪 第一发明人 尹晓雪
地址 陕西省西安市高新区高新路86号领先时代广场(B座)第2幢1单元22层12202号房51号 邮编 710065
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 陕西省 申请人所在市 陕西省西安市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
西安嘉思特知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
王海栋
摘要
本发明涉及一种手性光学器件,包括:基底和位于所述基底上的金属膜;其中,所述金属膜上设置有若干个贯穿于所述金属膜的上下表面且呈阵列排布的手性结构单元,所述手性结构单元包括:相邻设置的基础U型缝和增强C型缝。本发明的手性光学器件通过一种具有基础U型缝和增强C型缝的金属膜,使该手性光学器件的圆二色性得到了显著增强。
  • 摘要附图
    一种手性光学器件
  • 说明书附图:图1
    一种手性光学器件
  • 说明书附图:图2
    一种手性光学器件
  • 说明书附图:图3
    一种手性光学器件
  • 说明书附图:图4
    一种手性光学器件
  • 说明书附图:图5a
    一种手性光学器件
  • 说明书附图:图5b
    一种手性光学器件
  • 说明书附图:图6
    一种手性光学器件
  • 说明书附图:图7
    一种手性光学器件
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-10-15 授权
2 2019-02-12 实质审查的生效 IPC(主分类): G01N 21/19 专利申请号: 201810654947.2 申请日: 2018.06.22
3 2019-01-11 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种手性光学器件,其特征在于,包括:基底和位于所述基底上的金属膜;其中,所述金属膜上设置有若干个贯穿于所述金属膜的上下表面且呈阵列排布的手性结构单元,所述手性结构单元包括:相邻设置的基础U型缝和增强C型缝;
其中,所述基础U型缝和所述增强C型缝底部对齐,且所述基础U型缝和所述增强C型缝的高度相同;
所述手性结构单元在所述金属膜的横向和纵向上都均匀排列。

2.如权利要求1所述的手性光学器件,其特征在于,所述手性结构单元沿水平方向排列的第一周期的取值范围为400~1000nm。

3.如权利要求1所述的手性光学器件,其特征在于,所述手性结构单元沿垂直方向排列的第二周期的取值范围为400~1000nm。

4.如权利要求1所述的手性光学器件,其特征在于,所述手性结构单元沿水平方向排列的第一周期和沿垂直方向排列的第二周期长度相同。

5.如权利要求1所述的手性光学器件,其特征在于,所述基底的材料为透光材料。

6.如权利要求1所述的手性光学器件,其特征在于,所述金属膜的厚度取值范围为20nm~100nm。

7.如权利要求1所述的手性光学器件,其特征在于,所述基础U型缝与所述增强C型缝的间隔距离取值范围为30nm~50nm。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于光学器件领域,具体涉及一种手性光学器件。

背景技术

[0002] 手性是指结构与其镜像不能重合的性质,手性结构普遍存在于大自然中,例如蛋白质、糖类化及DNA等生物大分子,手性在生物化学和生命进化中起着关键的作用。手性根据其结构特点可以分为:内在手性和外在手性。内在手性即结构本身具有的手性,外在手性指结构与入射光一起构成的手性。
[0003] 圆二色性(Circular Dichroism,CD)是研究手性化合物一个十分重要的手段。在手性分子非对称性的研究中,当左旋圆偏振光和右旋圆偏振光入射时,手性材料会呈现出不同的有效折射率且传播速度也不同。当超材料有极强的手性时,甚至会呈现出负折射率,负折射率材料也被称为手性超材料。利用负折射率材料可以对物体进行隐身,实现突破衍射极限的亚波长分辨率成像等等。这对于物理学、工程学、光学和材料学等领域的研究有可能产生重大的影响。因此对于手性结构的研究成为了电磁学和光学领域最前沿的研究课题。
[0004] 现有技术对手性结构研究中,通过设计二维的金属薄膜手性结构已经可以实现对光束偏振特性的调制或者用来检测手性物质的圆二色谱,但是当被检测信号本身比较微弱时,得到的圆二色谱信号不明显,即检测效果不太好。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种手性光学器件。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现:
[0006] 本发明实施例提供了一种手性光学器件,包括:基底和位于所述基底上的金属膜;其中,
[0007] 所述金属膜上设置有若干个贯穿于所述金属膜的上下表面且呈阵列排布的手性结构单元,所述手性结构单元包括:相邻设置的基础U型缝和增强C型缝。
[0008] 在本发明的一个实施例中,所述基础U型缝和所述增强C型缝底部对齐,且所述基础U型缝和所述增强C型缝的高度相同。
[0009] 在本发明的一个实施例中,所述手性结构单元在所述金属膜的横向和纵向上都均匀排列。
[0010] 在本发明的一个实施例中,所述手性结构单元沿水平方向排列的第一周期的取值范围为400~1000nm。
[0011] 在本发明的一个实施例中,所述手性结构单元沿垂直方向排列的第二周期的取值范围为400~1000nm。
[0012] 在本发明的一个实施例中,所述手性结构单元沿水平方向排列的第一周期和沿垂直方向排列的第二周期长度相同。
[0013] 在本发明的一个实施例中,所述基底的材料为透光材料。
[0014] 在本发明的一个实施例中,所述金属膜的厚度范围为20nm~100nm。
[0015] 在本发明的一个实施例中,所述基础U型缝与所述增强C型缝的间隔距离取值范围为30nm~50nm。
[0016] 与现有技术相比,本发明的有益效果:
[0017] 本发明的手性光学器件通过一种具有基础U型缝和增强C型缝的金属膜,使该手性光学器件的圆二色性得到了显著增强。

实施方案

[0026] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
[0027] 实施例一
[0028] 请参见图1和图2,图1为本发明实施例的一种手性光学器件的立体结构示意图,图2为本发明实施例的一种手性光学器件的金属膜的结构示意图;该手性光学器件包括:基底
11、位于基底11上的金属膜12;
[0029] 基底11的材料采用对所用光波段具有高透过率的材料,如二氧化硅、石英等。
[0030] 所述金属膜12上设置有若干个贯穿于所述金属膜12的上下表面且呈阵列排布的手性结构单元13,所述手性结构单元13包括:相邻设置的基础U型缝22和增强C型缝23。
[0031] 金属膜12中,手性结构单元13在金属膜12的横向和纵向上都均匀排列,手性结构单元13沿水平方向的排列的第一周期为Px,沿竖直方向的排列的第二周期为Py。第一周期为Px和第二周期为Py长度范围均为400~1000nm。Px与Py可以相等,也可以不等。
[0032] 请参见图3,图3为本发明实施例的一种手性光学器件的手性结构单元的结构示意图。该手性结构单元包括金属膜21、位于金属膜21上的基础U型缝22、位于金属膜21上的增强C型缝23。
[0033] 其中,基础U型缝和增强C型缝底部对齐,且基础U型缝和增强C型缝的高度相同。基础U型缝和增强C型缝的高度可以相同也可以不同。
[0034] 金属膜21的形状为矩形,优选地,金属膜21的形状为正方形。金属膜21矩形的两条边长定义为第一边长和第二边长,第一边长为第一周期的整数倍,第二边长为第二周期的整数倍;
[0035] 金属膜21的厚度范围为20nm~100nm,金属膜21的材料采用良导体,包括金、银、铜、铝等贵金属。
[0036] 基础U型缝22包括三个臂,分别为第一左臂、右臂、第一下臂,其长度依次为l1、l2、l3,第一左臂、右臂、第一下臂的长度范围均为100nm~300nm,第一左臂、右臂、第一下臂的长度可以相等,也可以不等;第一左臂、右臂、第一下臂具有相同的宽度w1,w1大小范围为30nm~50nm;基础U型缝22的厚度范围为20nm~100nm。
[0037] 增强C形缝23包括三个臂,分别为上臂、第二下臂、第二左臂,其长度依次为l4、l5、l6,上臂、第二下臂、第二左臂的长度范围均为100nm~300nm,上臂、第二下臂、第二左臂的长度可以相等,也可以不等;上臂、第二下臂、第二左臂具有相同的宽度w2,大小范围为30nm~50nm,w1可以与w2相同,也可以不同;增强C型缝23的厚度范围为20nm~100nm。
[0038] 基础U型缝22与增强C型缝23在手性结构单元13上横向并列,第一下臂的第二下臂位于同一直线上,基础U型缝22与增强C型缝23之间的间隔为第一右臂与第二左臂之间的距离,间隔为d,间隔d与宽度w1、w2的范围相近,为30nm~50nm,d可以与w1、w2相同,也可以不同。
[0039] 优选的,金属膜21采用金材料,手性结构单元13的第一周期Px和第二周期Py长度均为500nm,金属膜21的厚度为30nm;基础U型缝的第一左臂、右臂、第一下臂的长度l1、l2、l3相等,即l1=l2=l3=200nm,宽度w1=40nm,厚度为30nm;增强C型缝的上臂、第二下臂的长度l4、l5相等,即l4=l5=180nm,第二左臂的长度l6与基础U型缝的右臂长度l2相等l6=l2=200nm,即宽度w1=40nm,厚度为30nm;基础U型缝22与增强C型缝23之间的间隔d为40nm。
[0040] 本发明的手性光学器件通过一种具有基础U型缝和增强C型缝的金属膜,使该手性光学器件的圆二色性得到了显著增强。
[0041] 实施例二
[0042] 请参见图4,图4为本发明实施例提供的一种手性光学器件产生圆二色性的原理示意图。当一束左旋偏振光(left circularly polarized,LCP)从以一个入射角度从该手性光学器件正面入射时,经过该手性光学器件后,接收到的左旋偏振光的透射率为T‑‑,当一束右旋偏振光(right circularly polarized,RCP)以相同入射角度从该手性光学器件正面入射,经过该手性光学器件后,接收到的右旋偏振光的透射率为T++,其中下标“‑‑”表示为左旋偏振光,“++”表示为右旋偏振光,则该手性结构单元的圆二色性可以表示为:
[0043] CD=T++‑T‑‑
[0044] 左旋偏振光和右旋偏振光经过手性光学器件后的透射率是不相同的,即T++≠T‑‑,因此,CD的大小代表了手性光学器件的圆二色性的强弱。
[0045] 请参见图5a和图5b,图5a为本发明实施例提供的没有增强C型缝的手性结构单元的结构对比图;图5b为本发明实施例提供的具有增强C型缝的手性结构单元的结构对比图;其中,金属膜21采用金材料,金属膜21的第一边长、第二边长、第一周期、第二周期均相等,长度均为500nm,金属膜21的厚度为30nm;基础U型缝的第一左臂、右臂、第一下臂的长度l1、l2、l3相等,即l1=l2=l3=200nm,宽度w1=40nm,厚度为30nm。图5b中,增强C型缝的上臂、第二下臂的长度l4、l5相等,即l4=l5=180nm,第二左臂的长度l6与基础U型缝的右臂长度l2相等l6=l2=200nm,即宽度w1=40nm,厚度为30nm;基础U型缝22与增强C型缝23之间的间隔d为40nm。
[0046] 请参见图6,图6为本发明实施例提供的具有增强C型缝的手性结构单元圆二色性透射光谱图;其中,“T‑‑”表示为左旋偏振光,“T++”表示为右旋偏振光;圆偏振光在z‑x平面内,让左、右旋光均沿着x和z负方向以45°角倾斜入射到添加增强C型缝的手性结构单元上,得到图6;
[0047] 请参见图7,图7为本发明实施例提供的手性结构单元圆二色谱对比图,其中,圆偏振光在z‑x平面内,让左、右旋光均沿着x和z负方向以45°角倾斜入射到未添加增强C型缝的手性结构单元(如图5a所示)和添加增强C型缝的手性结构单元(如图5b所示)上,得到图7。由图7可见,在未添加增强C型缝的手性结构单元的CD谱上,波长λ=860nm处CD为7.4%,在添加增强C型缝的手性结构单元的CD谱上波长λ=860nm处CD为16.5%。这是由于,在添加增强C型缝之前,手性结构单元只产生电偶极子,增强C型缝的添加改变了原来基础U型缝手性结构单元上的电流流向,在增强C型缝处出现了磁偶极子,由于电偶极子和磁偶极子的共同作用,CD信号得到了显著增强。
[0048] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

附图说明

[0018] 图1为本发明实施例的一种手性光学器件的立体结构示意图;
[0019] 图2为本发明实施例的一种手性光学器件的金属膜的结构示意图;
[0020] 图3为本发明实施例的一种手性光学器件的手性结构单元的结构示意图;
[0021] 图4为本发明实施例提供的一种手性光学器件产生圆二色性的原理示意图;
[0022] 图5a为本发明实施例提供的没有增强C型缝的手性结构单元的结构对比图;
[0023] 图5b为本发明实施例提供的具有增强C型缝的手性结构单元的结构对比图;
[0024] 图6为本发明实施例提供的具有增强C型缝的手性结构单元圆二色性透射光谱图;
[0025] 图7为本发明实施例提供的手性结构单元圆二色谱对比图。
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