本發(fā)明屬于光子晶體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多層真空夾層一維光子晶體膜系結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

光子晶體是由具有不同介電常數(shù)的材料在空間周期性排列的結(jié)構(gòu)。光子晶體在合適的介電常數(shù)比和晶格常數(shù)下，可以產(chǎn)生光子禁帶，在光子禁帶頻率范圍內(nèi)的電磁波將無法透過光子晶體，即可產(chǎn)生各種各樣的光學(xué)效果，因此，具有廣泛的應(yīng)用范圍。

光子晶體多層膜系的特性計(jì)算可以通過一種基于麥克斯韋方程的特征導(dǎo)納矩陣求得解。給定膜系中每一層膜的厚度和折射率參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算即可方便地得到膜系的特性以及透過膜系的光譜圖。然而反過來，給定所需的光譜圖，設(shè)計(jì)膜系則困難的多?，F(xiàn)在普遍采用的方法是：基于特殊膜系單元，采用解析技術(shù)得到一個(gè)初始的結(jié)構(gòu)，對這個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)造性能評價(jià)函數(shù)，然后用數(shù)值優(yōu)化技術(shù)改進(jìn)該結(jié)構(gòu)，使評價(jià)函數(shù)趨于最小值，得到局部最優(yōu)解。近年來，還得到了全局最優(yōu)解?，F(xiàn)在，膜層設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，在市面上也有了許多計(jì)算的軟件。也可以自己編寫專門的程序計(jì)算膜系結(jié)構(gòu)，達(dá)到不一樣的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種經(jīng)濟(jì)成本低、光譜可調(diào)，隔熱隔聲效果好，成膜精度高的多層真空夾層一維光子晶體膜系結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

多層真空夾層一維光子晶體膜系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由多層高折射率材料薄膜層與厚度可調(diào)的真空薄層交替堆疊而成，上下相鄰兩高折射率材料薄膜層之間設(shè)有寬度調(diào)節(jié)器，所述的真空薄層分布在寬度調(diào)節(jié)器與上下相鄰兩高折射率材料薄膜層共同圍設(shè)而成的空腔中，并且所述的可調(diào)真空薄層中還設(shè)有彈性支撐梁。

所述的高折射率材料薄膜層的折射率＞可調(diào)真空薄層的折射率。

所述的高折射率材料薄膜層的厚度為0.1-10μm。

所述的高折射率材料薄膜層包括二氧化鈦薄膜層、五氧化二鉭薄膜層、三氧化二鈦薄膜層或二氧化鋯薄膜層中的一種或幾種。

所述的二氧化鈦薄膜層的折射率為2.63-2.67，所述的五氧化二鉭薄膜層的折射率為2.10-2.30，所述的三氧化二鈦薄膜層的折射率為2.20-2.35，所述的二氧化鋯薄膜層的折射率為2.14-2.20。

所述的真空薄層的厚度為0.1-10μm。

所述的真空薄層的真空度為0.01-100pa。

在實(shí)際制備過程中，先將高折射率材料薄膜層按要求的順序，以要求的真空薄層的間隔距離平行排列，然后在真空薄層中添置彈性支撐梁，最后逐層使用真空泵抽真空，加以密封，即可。

本發(fā)明整個(gè)結(jié)構(gòu)體系主要由高折射率材料薄層和可調(diào)真空薄層構(gòu)成。高折射率材料薄層和可調(diào)真空薄層交替堆疊，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系自身就是一維光子晶體；調(diào)節(jié)可調(diào)真空薄層的厚度，相當(dāng)于調(diào)節(jié)膜系結(jié)構(gòu)中低折射率材料的厚度，即可改變光子晶體的選擇透過的結(jié)果，改變得到的光譜；可調(diào)真空薄層有利于減少整個(gè)結(jié)構(gòu)體系兩邊的熱量交換，相對中空層的隔熱性能更佳，可以達(dá)到更好的改變溫度的效果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

1)擺脫了光子晶體必須鍍制在基片上的限制，因而避免了鍍制工藝中膜與基片或膜與膜的物理或化學(xué)反應(yīng)的合成，也就自然地突破了工藝的限制；

2)與磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、離子束刻蝕等方法相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)體系在制備過程中，無需限制于鍍膜設(shè)備對基片大小和鍍膜可重復(fù)性的限制，可制造面積較大的光子晶體產(chǎn)品，也可工業(yè)化生產(chǎn)，且成本低；

3)與提拉法、旋涂法相比，本發(fā)明將堆疊的多層固體膜系轉(zhuǎn)化成了單層膜與真空層(可調(diào)真空薄層)的組合，避免了多層膜系難以鍍制，易開裂的問題，有成膜精度高、膜層質(zhì)量好、可重復(fù)性高、可監(jiān)測性好的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記說明：

1—高折射率材料薄膜層、11—二氧化鈦薄層、12—五氧化二鉭薄層、13—三氧化二鈦薄層、14—二氧化鋯薄層、2—真空薄層、3—寬度調(diào)節(jié)器、4—彈性支撐梁。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

如圖1所示，本實(shí)施例多層真空夾層一維光子晶體膜系結(jié)構(gòu)由多層高折射率材料薄膜層1與厚度可調(diào)的真空薄層2交替堆疊而成，上下相鄰兩高折射率材料薄膜層1之間設(shè)有寬度調(diào)節(jié)器3，真空薄層2分布于寬度調(diào)節(jié)器3與上下相鄰兩高折射率材料薄膜層1共同圍設(shè)而成的空腔中，并且真空薄層2中還設(shè)有彈性支撐梁4。

其中，高折射率材料薄膜層1的折射率＞可調(diào)真空薄層2的折射率。本實(shí)施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11和三氧化二鈦薄層12，二氧化鈦薄層11的折射率為2.65，厚度0.98微米，三氧化二鈦薄層15的折射率為2.32，厚度1.63微米。

真空薄層2的真空度為0.1pa，厚度0.76微米。真空薄層2的制備：先將高折射率材料薄膜層1按要求的順序，以要求的真空薄層2的間隔距離平行排列，然后在真空薄層2中添置彈性支撐梁4，最后逐層使用真空泵抽真空，加以密封，即可。

實(shí)施例2：

如圖2所示，本實(shí)施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11、五氧化二鉭薄層12和三氧化二鈦薄層13。其中，二氧化鈦薄層11的折射率為2.66，厚度3.25微米，五氧化二鉭薄層12的折射率為2.12，厚度1.04微米，三氧化二鈦薄層13的折射率為2.27，厚度2.11微米。真空薄層2真空度為1pa，從上至下厚度分別為0.57微米和0.96微米。

其余同實(shí)施例1。

實(shí)施例3：

如圖3所示，本實(shí)施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11、五氧化二鉭薄層12、三氧化二鈦薄層13和二氧化鋯薄層14。二氧化鈦薄層11的折射率為2.65，厚度3.12微米，五氧化二鉭薄層12的折射率為2.11，厚度1.98微米，三氧化二鈦薄層13的折射率為2.33，厚度1.26微米，二氧化鋯薄層14的折射率為2.20，厚度3.05微米。真空薄層2真空度為0.1pa，從上至下厚度分別為0.36微米、1.35微米和0.85微米。

其余同實(shí)施例1。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11、五氧化二鉭薄層12、三氧化二鈦薄層13和二氧化鋯薄層14。二氧化鈦薄層11的折射率為2.63，厚度0.1微米，五氧化二鉭薄層12的折射率為2.10，厚度0.5微米，三氧化二鈦薄層13的折射率為2.20，厚度0.8微米，二氧化鋯薄層14的折射率為2.14，厚度1.2微米。真空薄層2真空度為0.01pa，從上至下厚度分別為0.1微米、0.4微米和0.8微米。

其余同實(shí)施例1。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例中，高折射率材料薄膜層1為二氧化鈦薄層11、五氧化二鉭薄層12、三氧化二鈦薄層13和二氧化鋯薄層14。二氧化鈦薄層11的折射率為2.67，厚度2微米，五氧化二鉭薄層12的折射率為2.30，厚度4微米，三氧化二鈦薄層13的折射率為2.35，厚度8微米，二氧化鋯薄層14的折射率為2.20，厚度10微米。真空薄層2真空度為100pa，從上至下厚度分別為1微米、3微米和10微米。

其余同實(shí)施例1。

上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。