光学特性可调的微纳结构及系统的制作方法

本发明涉及光学器件领域，具体而言，涉及一种光学特性可调的微纳结构及系统。

背景技术：

光学特性用于表示光学器件本身对光的折射率、反射率以及对不同波长的光线的吸收情况。

现有技术中，光学器件的光学特性均与该光学器件的材料和结构有关，但是一旦光学器件制作完成，则该光学器件的光学特性以固定。

但是，现有技术中，若想改变光学特性，则需要将该原来的光学器件更换为预改变的光学特性对应的光学器件。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种光学特性可调的微纳结构及系统，以解决现有技术中，若想改变光学特性，则需要将该原来的光学器件更换为预改变的光学特性对应的光学器件的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种光学特性可调的微纳结构，微纳结构包括：衬底、膨胀材料、液态金属和两个微纳单元；

衬底的一个面上挖设有空腔，空腔内分别填充有膨胀材料和液态金属，两个微纳单元分别设置在衬底挖设空腔面的两侧。

可选地，该衬底材料为二氧化硅。

可选地，该液态金属为贵金属。

可选地，两个该微纳单元的结构为棒状结构或者“u”形结构。

可选地，两个该微纳单元材料为贵金属。

可选地，该膨胀材料为热膨胀材料或者磁膨胀材料。

可选地，该空腔内壁上涂覆有低阻力涂层。

可选地，该低阻力涂层为低阻力固胶。

第二方面，本发明实施例还提供了一种光学特性可调的微纳系统，微纳系统包括：调节器和至少一个第一方面任意一项的微纳结构，调节器用于控制微纳结构中膨胀材料的膨胀程度。

可选地，该调节器包括热调节器或者磁场强度调节器。

本发明的有益效果是：

本申请通过在衬底上挖设一个空腔，并在该空腔内填充膨胀材料和液态金属，并在该衬底挖设空腔的面的两侧分别设置两个微纳单元，当该空腔中的膨胀材料发生膨胀的时候，该液态金属的形状和位置均发生改变，使得该液态金属与两个该微纳单元的耦合发生改变，进而使得两个微纳单元之间的耦合也发生改变，由于两个微纳单元之间的耦合发生改变，所以该微纳结构的光学特性也发生了改变，从而实现了不更换微纳结构，改变该微纳结构光学特性目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种光学特性可调的微纳结构的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的另一种光学特性可调的微纳结构的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的另一种光学特性可调的微纳结构的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的另一种光学特性可调的微纳结构的结构示意图。

图标：10-衬底；11-空腔；20-膨胀材料；30-液态金属；40-微纳单元；50-低阻力涂层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一实施例提供的一种光学特性可调的微纳结构的结构示意图，如图1所述，该光学特性可调的微纳结构包括：衬底10、膨胀材料20、液态金属30和两个微纳单元40；衬底10的一个面上挖设有空腔11，空腔11内分别填充有膨胀材料20和液态金属30，两个微纳单元40分别设置在衬底10挖设空腔11面的两侧。

具体地，在衬底10上确定一个面，在这个面上挖设一个空腔11，该空腔11的形状可以是凸状结构，也可以是矩形结构，为了清楚的说明，在此以该空腔11为凸状结构进行说明，在凸状结构的空腔11底部先填充膨胀材料20，之后在膨胀材料20之上填充液态金属30，使得该膨胀材料20膨胀之后可以将该液态金属30顶起，从而改变该液态金属30的形状以及位置，两个微纳单元40分别设置在该衬底10挖设空腔11的一个面的两侧，当该空腔11内的液态金属30的形状或者位置发生改变时，两个该微纳单元40与该液态金属30的耦合情况也发生改变，进而改变两个微纳单元40之间的耦合情况，从而改变微纳结构的光学特性。

图2为本发明一实施例提供的另一种光学特性可调的微纳结构的结构示意图，如图2所示，可选地，当该衬底10的形状为凸状时，将空腔11设置在该凸状衬底10凸起部，两个微纳单元40分别设置在凸状衬底10的凸起部两侧，并在该空腔11中填充有膨胀材料20和液态金属30，其中该液态金属30的起始液面低于两个该微纳单元40的位置，当膨胀材料20发生膨胀的时候，该液态金属30的液面慢慢逼近两个微纳单元40的水平位置，直到该液态金属30的液面与两个该微纳单元40的水平位置等高，此过程中两个微纳单元40之间的耦合情况逐渐增强，当该液态金属30的液面继续增高时，此过程中，两个微纳单元40之间的耦合情况逐渐减弱，当该衬底10的形状为凸状时，使得两个微纳单元40与液态金属30之间的耦合情况表现的更为显著，两个微纳单元40之间的耦合情况变化更强，使得对该微纳结构的调控更强，需要说明的是，该空腔11的凸起部的管壁具有一定厚度，具体地，该凸起部的管壁厚度根据实际情况进行设定，在此不做限定。

图3为本发明一实施例提供的另一种光学特性可调的微纳结构的结构示意图，如图3所示，可选地，当该衬底10形状为凸状时，并且该凸状衬底10的凸起部倾斜设置，两个微纳单元40分别设置在该倾斜的凸起部两侧，并在该空腔11中填充有膨胀材料20和液态金属30，其中该液态金属30的起始液面低于两个该微纳单元40的位置，当膨胀材料20发生膨胀的时候，该液态金属30的液面慢慢逼近其中一个微纳单元40的竖直方向，此过程中，该液态金属30与两个微纳单元40的耦合增大，并且一个微纳单元40的耦合情况比另一个微纳单元40的耦合情况增大的快；当该液态金属30的液面离开其中一个微纳单元40的竖直方向，并低于两个微纳单元40的水平位置，此过程中，两个微纳单元40与该液态金属30的耦合情况逐渐增大；当该液态金属30的液面离开两个微纳单元40的水平位置，且低于另一个微纳单元40的竖直方向，此过程中，其中一个微纳单元40与该液态金属30的耦合情况减弱，另一个微纳单元40与液态金属30的耦合情况增强；当该液态金属30的液面高于另一个微纳单元40的竖直方向时，此过程中，两个微纳结构与液态金属30的耦合情况均减弱，当该凸状衬底10的凸起部倾斜设置时，在液态金属30的液面上升的过程中，两个微纳单元40与液态金属30之间的耦合情况表现更为显著，两个微纳单元40之间的耦合情况变化更强，使得对该微纳结构的调控更强，需要说明的是，该空腔11的凸起部的管壁具有一定厚度，具体地，该凸起部的管壁厚度根据实际情况进行设定，在此不做限定。

需要说明的是，该凸状衬底10的凸起部的形状可以为折线型，也可以其他形状，在此不做限定，该凸状衬底10的凸起部的形状为折线型或者其他形状时，两个该微纳单元40也液态金属30逇耦合情况与上述类似，在此不做赘述。

可选地，衬底10材料为二氧化硅。

具体地，该衬底10的材料为二氧化硅，二氧化硅是一种绝缘材料，并且化学性质极为稳定，具有良好的耐高温性，并且也具有良好的绝缘效果，当该膨胀材料20为热膨胀材料时，该二氧化硅制作的衬底10可以耐高温，使得该衬底10的形状不受高温影响，当该膨胀材料20为磁膨胀材料时，该二氧化硅制作的衬底10可以使得该微纳结构处于磁场中，且本身不带任何磁性。

可选地，液态金属30为贵金属。

具体地，该液态金属30的贵金属材料可以为金、银、铂、钛、铝、钨等贵金属，其中，该液态金属30可以为单个贵金属组成，也可以为多个贵金属混合组成，在此不做限定，当该液态金属30为单个贵金属组成，则该液态金属30可以由银、铂、钛、铝、钨等单一的贵金属组成；当该液态金属30由多个贵金属组成，则该液态金属30也可以为银、铂、钛、铝、钨等贵金属中多种贵金属混合组成。

可选地，两个微纳单元40的结构为棒状结构或者“u”形结构。

该微纳结构的具体结构根据实际需要和工作人员经验进行选择，在此不做限定。

可选地，两个微纳单元40材料为贵金属。

具体地，两个该微纳单元40的材料为贵金属，其中，该贵金属可以为金、银、铂、钛、铝、钨等贵金属，其中，该液态金属30可以为单个贵金属组成，也可以为多个贵金属混合组成，在此不做限定，一般的，在实际应用中，两个该微纳单元40的材料为银。

可选地，膨胀材料20为热膨胀材料或者磁膨胀材料。

热膨胀材料受热膨胀，不同的热膨胀材料具有不同的热膨胀系数，热膨胀系数用于表示温度与热膨胀材料体积的变化关系；磁膨胀材料可以根据磁场大小改变自身的体积，不同的磁膨胀材料也有自身的磁膨胀系数，可以根据磁场的大小，改变自身的体积，该膨胀材料20的材料根据实际需要进行选择，在此不做限定，在实际应用中，一般使用热膨胀材料。

图4为本发明一实施例提供的另一种光学特性可调的微纳结构的结构示意图，如图4所示，可选地，空腔11内壁上涂覆有低阻力涂层50。

为了更好使该液态金属30在该空腔11中流动，减少该液态金属30与该空腔11之间的阻力，可以在该空腔11内壁上设置一层低阻力涂层50，该涂层可以降低该空腔11内壁的阻力，使得液态金属30在该空腔11中流动时受到的阻力更低，使得本申请的微纳结构的光学特性的调节更加灵敏，需要说明的是，该低阻力涂层50的厚度根据实际需要进行设定，只要能实现通过该低阻力涂层50减低该液态金属30在该空腔11的流动的阻力即可。

可选地，低阻力涂层50为低阻力固胶。

为了降低该液态金属30在该空腔11中的流动阻力，可以将低阻力固胶作为低阻力涂层50涂覆在该空腔11内壁上，对于该低阻力固胶的具体材料和具体设置厚度在此不做限定。

本申请通过在衬底10上挖设一个空腔11，并在该空腔11内填充膨胀材料20和液态金属30，并在该衬底10挖设空腔11的面的两侧分别设置两个微纳单元40，当该空腔11中的膨胀材料20发生膨胀的时候，该液态金属30的形状和位置均发生改变，使得该液态金属30与两个该微纳单元40的耦合发生改变，进而使得两个微纳单元40之间的耦合也发生改变，由于两个微纳单元40之间的耦合发生改变，所以该微纳结构的光学特性也发生了改变，从而实现了不更换微纳结构，改变该微纳结构光学特性目的。

本发明实施例还提供了一种光学特性可调的微纳结构系统，该光学特性可调的微纳结构系统包括：调节器和至少一个上述任意一项的微纳结构，调节器用于控制微纳结构中膨胀材料20的膨胀程度。

可选地，该调节器包括热调节器或者磁场强度调节器。

具体地，该调节器用用于控制微纳结构中膨胀材料20的膨胀程度，当该微纳结构的膨胀材料20为热膨胀材料时，该调节器为热调节器，用于调节该微纳结构的温度，若该微纳结构的膨胀材料20为磁膨胀材料，则该调节器为磁调节器，用于调节该微纳结构受到的磁场强度，该调节器的具体设置位置与连接关系在此不做赘述，只要能实现通过该调节器调节该微纳结构所处的环境，使得该膨胀材料20的体积发生改变即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。