基于锗光栅/钛酸锶/二氧化钒混合超结构的金属基底可调谐中红外广角吸收体研究

来自国内外研究团队提出了一种基于Ge光栅/SrTiO3/VO2混合超结构的动态可调中红外吸收器。该结构通过严格耦合波分析（RCWA）证实其在TM偏振下具有0°–80°广角入射稳定性，融合了光栅导模共振（GMR）、声子极化激元（PhP）和绝缘态VO2空腔模等多重机制，为热调制与红外光子电路提供了创新设计范式。

　　

研究人员设计了一种在金属基底上构建的锗（Ge）光栅/钛酸锶（SrTiO₃）/二氧化钒（VO₂）混合超结构，该结构能够实现动态可调且对入射角度不敏感的中红外（mid-IR）宽带高效吸收。通过严格耦合波分析（RCWA）模拟发现，在横磁（TM）偏振光照射下，即使入射角度高达80°，该结构仍保持优越的吸收性能。其吸收机制源于多种共振模式的协同作用：包括Ge光栅中的导模共振（GMR）、SrTiO₃薄层中激发的声子极化激元（PhP），以及绝缘态VO₂所支持的空腔模式。研究团队通过调节光栅周期（p = 6–10 μm）、填充因子（f = 0.4–0.7）以及各功能层厚度，系统探索了结构参数对吸收性能的影响。数值模拟结果表明，强烈的场局限和模式杂化是广角稳定性和可调特性的物理基础。这一理论框架为开发应用于热管理、可重构光学器件和红外光子电路领域的活性超结构提供了重要设计依据。