【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及等离激元纳米光子学，尤其涉及一种新型梯度超表面的制备方法。
技术介绍
1、等离激元（plasmon）是一种在金属表面与光相互作用时形成的集体振荡现象，尤其是在纳米尺度上。这种现象引发了等离激元纳米光子学的兴起，它结合了等离激元的特性和光子学的应用，开启了一个新的研究领域。等离激元纳米光子学的独特之处在于它能在纳米尺度上操控光的传播和增强光与物质的相互作用，这使其在生物传感、光学成像、信息处理以及能源转化等领域具有广泛的应用前景
2、等离激元纳米光子学结合了等离激元的物理特性与纳米光子学的基本理论，通过在纳米尺度上调控等离激元的行为，实现光的操控，其基本原理主要包括以下几个方面：
3、1. 等离激元的激发
4、等离激元的激发需要特定的条件，通常涉及到金属的电子结构以及入射光的波长和角度。在金属与介质的界面上，当入射光的波矢与等离激元的波矢匹配时，就会发生共振，进而激发出等离激元。
5、2. 等离激元的传播
6、等离激元在金属表面上可以传播，传播过程中的电场强度会逐渐衰减，但在纳米尺度上依然可以保持较强的局域场。这种特性使得等离激元在纳米光子学中具有广泛的应用潜力。
7、3. 等离激元的耦合
8、等离激元可以通过不同的方式与光相互耦合，形成混合态。这种耦合关系使得等离激元在光学器件中的应用具有更大的灵活性。
9、等离激元纳米光子学作为一个交叉学科，结合了光学、材料科学和纳米技术等多个领域，为我们提供了丰富的研究和应用前景。随
10、梯度超表面（gradient metasurface）是一种具有空间调制的超表面结构，通过在纳米尺度上调节材料的几何形状和光学性质，实现对光的精确控制。与传统超表面相比，梯度超表面能够在相位、幅度和偏振等多个方面实现平滑的变化，从而使其在光学器件和系统中展现出独特的功能和优势：
11、1. 精确控制光的相位和幅度
12、梯度超表面能够以纳米级的精度调节光的相位和幅度，从而实现对光的高度控制。这种精确控制使其在光学应用中具有很大的灵活性和多样性。
13、2. 空间调制
14、通过在超表面上实现空间调制，可以生成复杂的光场和光学效应，例如涡旋光束和特定的偏振态。这种空间调制能力为新型光学器件的设计提供了更多的可能性。
15、3. 薄型化设计
16、梯度超表面的结构通常较薄，使其在光学器件中实现轻量化和小型化设计。这种薄型化的设计使得梯度超表面在移动设备、可穿戴设备等领域具有广泛的应用潜力。
17、4. 大面积制造
18、随着纳米制造技术的发展，梯度超表面的制造变得越来越可行，能够在大面积上实现高度一致的性能。这一优势使得梯度超表面能够满足大规模应用的需求。
19、5. 材料多样性
20、梯度超表面可以使用多种材料进行设计，包括金属、介电材料和二维材料等。材料的多样性使得梯度超表面能够在不同波段和环境条件下实现良好的光学性能。
21、梯度超表面是一种具有广泛应用前景的光学材料，通过精确控制光的传播特性，能够在成像、自适应光学、隐身技术、光子集成电路等多个领域发挥重要作用。其独特的优势，如精确的相位和幅度控制、空间调制能力、薄型化设计、大面积制造和材料多样性，使其在现代光学和纳米技术中展现出巨大的潜力。随着相关研究的不断深入，梯度超表面的应用领域将进一步扩展，并可能在未来的光学技术中发挥更加重要的作用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种新型梯度超表面的制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种新型梯度超表面的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1：进行铝片的预处理，将高纯铝箔裁剪为直径为2 cm的圆形铝片，并把铝片依次放入装有乙醇、水、乙醇的容器中，在超声机中分别清洗7min，并取出铝片吹干，再将吹干后的铝片用电化学方式进行抛光，把抛光后的铝片放入处于冰水浴中的电解液一里，并通以30 v，2 a的电流，6-7 min后，关闭电源，取出铝片并冲洗干净；
5、步骤2：在铝片上预制图案并进行阳极氧化，将四方的400nm具有周期性突起的镍膜覆盖于步骤1所得的铝片上，利用液压机施加6 mpa的压力，持续2 min，在铝片上形成四方400 nm的凹陷，再把铝片置于4℃的电解液二中，通以160 v，0.03 a的电流，氧化1 h，即可得到圆孔多孔阳极氧化铝薄膜；
6、步骤3：将步骤2所得的阳极氧化铝薄膜固定在玻璃片上，将固定有阳极氧化铝薄膜的玻璃片放置在扩孔液中，拿出后即得到所述的新型梯度超表面。
7、优选的，步骤3中，将步骤2所得的阳极氧化铝薄膜固定在玻璃片上，将玻璃片与蠕动泵一端相连，然后设置蠕动泵的拉回距离参数和流速参数，从而设置化学刻蚀的时间，将固定有阳极氧化铝薄膜的玻璃片竖直放置在40℃的扩孔液中，然后启动蠕动泵，将玻璃片从扩孔液中匀速拉回，即得到所述的新型梯度超表面。
8、优选的，步骤3中，将步骤2所得的阳极氧化铝薄膜固定在玻璃片上，将固定有阳极氧化铝薄膜的玻璃片以不同的倾角放置在不同温度的扩孔液中，根据温度制定不同的反应时间，从而获得不同的渐变区域和不同孔径变化范围的新型梯度超表面。
9、优选的，所述扩孔液为质量分数为5%的磷酸溶液。
10、优选的，步骤1中，电解液一包括体积比为1：7的高氯酸和乙醇。
11、优选的，步骤2中，电解液二包括积比为1：200：400的磷酸、乙二醇和水。
12、本专利技术的有益效果为：
13、1、降低成本和制作周期：该方法相较于现有的主流梯度超表面制备方法（如光刻技术），采用电化学和化学腐蚀的方法实现对于不同区域、不同尺寸、不同方向的梯度超表面，可以丰富纳米阵列的可调节参数的多样性，同时缩短时间并降低成本，极大程度上减少了制作成本和时间，显著提高了生产效率。
14、2、参数灵活性高：该方法允许根据不同需求灵活调整梯度超表面的参数，无需投入大量额外资金和时间，具备较高的定制化能力。
15、3、满足日益增长的市场需求：由于各行各业对梯度超表面表现出的优异性质产生浓厚兴趣，该方法能够更好地满足梯度超表面纳米阵列需求的不断增加。
16、4、广泛应用前景：本方法制备所得的样品及其衍生结构在多个领域具有广泛应用前景，包括但不限于非线性光学、集成芯片、纳米激光器和生物传感等高科技领域，具备显著的技术优势和产业潜力。
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1.一种新型梯度超表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种新型梯度超表面的制备方法，其特征在于，步骤3中，将步骤2所得的阳极氧化铝薄膜固定在玻璃片上，将玻璃片与蠕动泵一端相连，然后设置蠕动泵的拉回距离参数和流速参数，从而设置化学刻蚀的时间，将固定有阳极氧化铝薄膜的玻璃片竖直放置在40℃的扩孔液中，然后启动蠕动泵，将玻璃片从扩孔液中匀速拉回，即得到所述的新型梯度超表面。
3.根据权利要求1所述的一种新型梯度超表面的制备方法，其特征在于，步骤3中，将步骤2所得的阳极氧化铝薄膜固定在玻璃片上，将固定有阳极氧化铝薄膜的玻璃片以不同的倾角放置在不同温度的扩孔液中，根据温度制定不同的反应时间，从而获得不同的渐变区域和不同孔径变化范围的新型梯度超表面。
【技术特征摘要】
1.一种新型梯度超表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种新型梯度超表面的制备方法，其特征在于，步骤3中，将步骤2所得的阳极氧化铝薄膜固定在玻璃片上，将玻璃片与蠕动泵一端相连，然后设置蠕动泵的拉回距离参数和流速参数，从而设置化学刻蚀的时间，将固定有阳极氧化铝薄膜的玻璃片竖直放置在40℃的扩孔液中，然后启动蠕...
【专利技术属性】
技术研发人员：王祎，钱吉祥，吴玉泽，马明轩，丁天宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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