CN101688938B - 选择性吸收的线栅偏振器 - Google Patents

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Abstract

一种用于使入射光(12)偏振的选择性吸收的多层线栅偏振器(10a-e)，包括设置在基底(14)上方的薄膜层的叠层(18)，该薄膜层的叠层(18)包括其周期小于光波长的一半的长金属基元(26)的线栅阵列。这些层中的一个可以包括其折射率大于所述基底的折射率的薄膜层。这些薄膜层中的一个(30a-c)可以包括非金属基元的电介质阵列。这些层中的一个(34a-b)包括对入射光具有光学吸收性的材料。

Description

选择性吸收的线栅偏振器
技术领域
本发明一般涉及用于可见和近可见光谱的选择性吸收的线栅偏振器。
背景技术
线栅偏振器(WGP)为设置在基底(例如玻璃)的表面上的平行线的阵列。通常，线栅偏振器是在基底上的线的单个、周期性的阵列。当线的周期大于光波长的约一半时，栅充当衍射光栅。当线的周期小于光波长的约一半时，栅充当偏振器。
虽然希望WGP透射一种偏振的所有光而反射其它偏振的所有光，但没有偏振器是完美的。实际的WGP将透射两种偏振的一些光，并将反射两种偏振的一些光。当光在透明材料(例如玻璃薄片)的表面上入射时，少量的光被反射。例如，在法向入射时，从玻璃的每个表面反射入射光的约4％。
在一些应用中，还希望WGP透射一种偏振的所有光，同时从光学系统中去除另一种偏振的所有光或大部分光。
已建议在WGP下方或在线与基底之间设置膜，以使第一衍射级向较短波长移动，以便改善在部分可见光谱(例如蓝光)中的性能。参见美国专利No.6,122,103。该膜的折射率小于基底的折射率。还已建议蚀刻到基底或下面的层中以进一步减小线栅下方的有效折射率。参见美国专利No.6,122,103。还进一步建议将每条线形成为具有交替的金属与电介质层的复合结构。参见美国专利No.US 6,532,111。
发明内容
已经公认，开发能够选择性吸收光的一种偏振方向的线栅偏振器是有利的。另外，已经公认，开发这样的偏振器是有利的，该偏振器易于并入许多光学系统而不显著改变光学设计，并且是无机的且耐用的。另外，已经公认，线栅偏振器可以充当用于反射一种偏振态的金属和充当用于另一偏振态的有损耗的电介质的薄膜。因此，已经公认，可以将形序双折射(form birefringence)和有效折射率应用于线栅偏振器。已经进一步公认，充当有损耗的电介质的薄膜可以被设计和配置为优先吸收一种偏振中的能量。另外，已经公认，可以将线栅偏振器视为薄膜层，且并入到光学叠层中。
简明并概括而言，本发明旨在用于使入射光偏振且选择性吸收一种偏振的选择性吸收的线栅偏振器。偏振线栅层设置在基底上并具有周期小于入射光波长的一半的平行金属线的阵列。电介质层设置在所述基底上方且包括电介质材料。吸收层设置在所述基底上方且包括这样的材料，该材料对入射光光学吸收，从而一种偏振基本上被吸收。所述吸收层还具有与所述电介质层的折射率不同的折射率。
附图说明
通过结合附图进行的下列详细说明，本发明的附加的特征和优点将显而易见，这些附图通过实例共同示例了本发明的特征；并且，其中：
图1a是根据本发明的一个实施例的选择性吸收的多层线栅偏振器的示意性截面侧视图(附图没有按比例绘制并且为清楚起见非常夸大地示出了特征)；
图1b是根据本发明的另一实施例的另一选择性吸收的多层线栅偏振器的示意性截面侧视图(附图没有按比例绘制并且为清楚起见非常夸大地示出了特征)；
图2是根据本发明的另一实施例的另一选择性吸收的多层线栅偏振器的示意性截面侧视图(附图没有按比例绘制并且为清楚起见非常夸大地示出了特征)；
图3是根据本发明的另一实施例的另一选择性吸收的多层线栅偏振器的示意性截面侧视图(附图没有按比例绘制并且为清楚起见非常夸大地示出了特征)；
图4是根据本发明的另一实施例的另一选择性吸收的多层线栅偏振器的示意性截面侧视图(附图没有按比例绘制并且为清楚起见非常夸大地示出了特征)；以及
图5是根据本发明的另一实施例的另一选择性吸收的多层线栅偏振器的示意性截面侧视图(附图没有按比例绘制并且为清楚起见非常夸大地示出了特征)。
现在将参考并在此使用特定的语言描述所示例的示例性实施例。然而应该理解，并不旨在由此限制本发明的范围。
具体实施方式
已经公认，对于光的一种偏振，线栅偏振器实质上充当反射光(或其一种偏振)的金属，而对于光的另一种偏振，线栅偏振器实质上充当透射光(或其另一种偏振)的有损耗的电介质的薄膜。因此，已经公认可以将两个概念即形序双折射和有效折射率应用于改善偏振器的性能。
通常不将线栅偏振器考虑为形序双折射的实例。通常，双折射意味着材料对于不同的偏振具有不同的折射率。双折射在晶体材料(例如石英)和在拉伸的聚合物中非常普遍。形序双折射是指由材料的形状造成的双折射。
当材料具有材料特性(例如密度)的变化时，在变化的尺度小于光的波长的情况下，折射率与均匀体材料的折射率不同。存在有效折射率，其是均匀薄膜具有的对光造成相同影响的折射率。该效应的理论处理被称为有效介质理论。通过电介质材料利用该现象，以使这些事物成为蛾眼抗反射涂层。
另外，通常不将线栅偏振器考虑为薄膜。在光学中，典型地仅对于电介质材料考虑形序双折射和有效折射率。然而，已经公认，将线栅偏振器处理为具有有效折射率的等效双折射薄膜允许将其视为薄膜叠层中的基元，并使用具有特定性能目标的薄膜设计技术。
本发明利用薄膜结合金属线栅偏振器，以改善或者说设计偏振器的性能。通常，这可包括在线栅下方和其顶上的膜。这些膜中的任何一者是均匀的或者是电介质栅。线栅可以为复合栅、或具有复合线。将线栅与材料不同的、由此折射率不同的多个层结合可以减少希望被透射的偏振的反射。例如，可以配置线栅以透射p偏振光。如上面讨论的，虽然希望透射所有的p偏振光，但典型的线栅将透射两种偏振的一些并且反射两种偏振的一些。然而，已经发现，将线栅处理为双折射薄膜并将线栅与多个薄膜结合可以减少对p偏振光的反射。在一些应用中，还希望线栅偏振器透射p偏振光的所有光，同时从光学系统中去除s偏振光的所有光或大部分光，例如通过在线栅偏振器内将s偏振光吸收为热。以这种方式，线栅偏振器的表现与常见的具有各种用途的基于聚合物的偏振器基本相同。这会使得线栅偏振器向许多光学系统的并入更容易，而不显著改变光学设计。同时，许多光学系统将受益于诸如线栅偏振器的无机偏振器的提高的耐用性。由此，可将线栅配置为反射很少的s偏振光，或者，换句话说，大量吸收s偏振光而不是反射s偏振光。这可通过线栅与多个不同材料的层的结合而实现，这些不同材料层中的特定层具有光学吸收特性。因此，线栅是s偏振的高效反射器还是s偏振的吸收器属于设计选择。通过将电介质膜或栅适当地选择为位于线栅下方或其顶部，可以实现任一结果。
如图1a-4中所示，将总体用10a-e表示的多层线栅偏振器器件示出作为根据本发明的示例性实施例，以使入射光12偏振或者使一种偏振态与正交偏振态基本分离，同时吸收一种偏振态。相信这样的器件在可见光应用中，或者为用在约400-700nm(纳米)或者说0.4-0.7μm(微米)的范围内的可见光上具有显著的效用。这样的可见光应用可包括投影显示设备，例如投影仪。可以将这里描述的多层线栅偏振器器件用于各种不同的应用，例如偏振器、分束器、检偏器等。同样相信这里的器件在近可见光应用，例如紫外和/或红外应用，或者为用在约250-400nm或700-10,000nm的范围内的光上具有效用。因此，这里宽泛地使用术语“光”来表示可见光、紫外光以及红外光，或者在250-10,000nm范围的电磁波。
偏振器10a-e包括承载或支撑多个膜层或膜层的叠层18的基底14，所述多个膜层包括线栅或者线栅层22。基底14对于被处理的光可以是透明的。例如，基底可以是玻璃(Bk7)。其它基底可以为石英或塑料或熔融硅石。另外，基底14相对于剩余薄膜层可以具有充分的厚度ts。此外，基底可以具有折射率(或折光率)ns。例如，玻璃基底(Bk7)具有1.52的折射率(550nm处)。(应理解，折射率随波长稍微变化。)
线栅或线栅层22包括长金属基元或线26的线栅阵列。基元26具有大于光波长的长度，并以比光波长的一半小的周期P位于通常平行的排列中。因此，为用于可见光，基元26具有大于可见光的波长，或者大于700nm(0.7μm)的长度。然而，该长度可以更长。基元26可以具有小于可见光的波长的一半或者小于350nm(0.36μm)的中心至中心的间隔、间距或周期P。在一个方面中，对于可见光应用，周期P可以小于200nm。在另一方面中，对于可见光应用，周期P可以小于120nm。基元26还可具有处于间距或者周期的10至90％的范围的宽度w。对于可见光应用，基元26还可具有小于光波长或者小于400nm(0.4μm)的厚度或高度t。在一个方面，对于可见光应用，厚度可以小于0.2μm。
对于紫外应用，周期P可以小于200nm。在一个方面中，对于紫外应用，周期P可以小于125nm。对于红外应用，周期P可以小于500nm(但大于350nm)。在另一方面中，对于红外应用，周期P可以小于5,000nm。基元26或阵列通常与入射光相互作用，从而通常透射具有基本上均匀和恒定的线偏振态(例如p偏振)的透射束30。如下面将更详细描述的，通常吸收法向反射为反射束34的s偏振。基元通常透射具有与基元局部正交或垂直地取向的第一偏振态(p偏振)的光。应理解，线栅偏振器将以特定程度的效率分离光的偏振态，或者可以透射和/或吸收两种偏振态的部分。剩余反射束可以减小为该偏振中的初始能量的10％或更小。
可以通过光刻在基底上或上方形成基元26或阵列。基元26可以导电，并可以由铝、银、金或铜形成。另外，基元为无机的，因此是坚固的。
多个膜层18可以包括位于线栅层22下方和/或上方的层。因此，可以在基底14与线栅层22之间设置一个或多个层，如图2、3和4中所示。另外，可以在线栅层22上方设置一个或多个层，如图1a、1b、3和4中所示。层18可以由不同的材料或者与基底14不同的材料甚至彼此不同的材料形成。因此，层18可以具有与基底14的折射率ns不同的折射率n。此外，已经发现，其折射率n1-3比基底14的折射率ns大的层中的至少一个减少了p偏振光的反射。因此，根据本发明的一个方面，偏振器10d或10e具有设置在基底14与线栅层22之间的至少一个膜层，并且膜层18a具有比基底14的折射率ns大的折射率n1。根据本发明的另一方面，偏振器可以具有至少两个膜层，或者至少三个薄膜层。
这些层中的一个或多个可以为电介质层30a-c。在一个方面中，电介质层30a和30b可以设置在线栅层22上方，如图1a和1b中所示。在另一方面中，电介质层30c可设置在线栅层22下方，或者在线栅层22与基底之间，如图2中所示。该电介质层可以对入射光具有光学透射性。
另外，这些层中的一个可以为吸收层34a和34b。在一个方面中，吸收层34a可以设置在线栅层22上方，如图1a和1b中所示。在另一方面中，吸收层34b可设置在线栅层22下方，或者在线栅层22与基底14之间，如图2中所示。该吸收层可以对入射光具有光学吸收性。可以通过电介质层分隔线栅层和吸收层。吸收层和电介质层都可以由电介质材料形成或者可包括电介质材料。另外，吸收层和电介质层都可具有不同的折射率。折射率之一可以大于基底的折射率。如上所述，相信与不同电介质层的显著不同的吸收特性相伴随的层的不同折射率导致在吸收电介质层中优先吸收s偏振光中的能量，因而减少对s偏振光的反射。
应理解，不同的材料对不同波长的入射光具有光学透射性或光学吸收性。对于可见光应用，电介质层包括对可见光具有光学透射性的电介质材料，而吸收层包括对可见光具有光学吸收性的材料。类似地，对于紫外光应用，电介质层包括对紫外光具有光学透射性的电介质材料，而吸收层包括对紫外光具有光学吸收性的材料。类似地，对于红外应用，电介质层包括对红外光具有光学透射性的电介质材料，而吸收层包括对红外光具有光学吸收性的材料。
电介质层和吸收层可以由电介质材料形成或者可以包括电介质材料。例如，这些层可以由：氧化铝；三氧化锑；硫化锑；氧化铍；氧化铋；三氟化铋；硫化镉；碲化镉；氟化钙；氧化铈；锥冰晶石；冰晶石；锗；二氧化铪；氟化镧；氧化镧；氯化铅；氟化铅；碲化铅；氟化锂；氟化镁；氧化镁；氟化钕；氧化钕；氧化镨；氧化钪；硅；氧化硅；三氧化二硅；二氧化硅；氟化钠；五氧化钽；碲；二氧化钛；氯化铊；氧化钇；硒化锌；硫化锌；二氧化锆以及其组合形成。可以在基底上沉积膜层。在金属氧化物的情况下，其可以通过从氧化物蒸发剂材料(根据需要具有附加的氧回填物)开始沉积。然而，还可以通过蒸发基底金属，然后用背景中的O2氧化所沉积的材料来沉积材料。
在一个方面中，电介质层和/或吸收层可以由这样的材料形成或者可包括这样的材料，该材料选自：碲化镉、锗、碲化铅、氧化硅、碲、二氧化钛、硅、硫化镉、硒化锌、硫化锌、碲化镉、锗、碲化铅、氧化硅、碲、二氧化钛、硅、氟化镁、氧化铝、碲化镉、锗、这些材料的非化学计量物类、及其组合。相信碲化镉、锗、碲化铅、氧化硅、碲、二氧化钛、硅、硫化镉、硒化锌、硫化锌适合用于紫外范围；相信碲化镉、锗、碲化铅、氧化硅、碲、二氧化钛、硅适合用于可见范围；相信氟化镁、氧化铝、碲化镉、锗、及其组合适合用于红外范围。
在另一方面中，电介质层和/或吸收层可以由这样的材料形成或者可包括这样的材料，该材料选自：氮化硅、氮化钛、碳化钛、碳化硅、钽、氧化铜、氧化亚铜、氯化铜、氯化亚铜、硫化亚铜、钛、钨、氧化铌、硅化铝、氮化硼、氧化硼、氧化钽、碳、及其组合。
除了在此列出的材料之外，还可包括离子状态的材料，特别是过渡金属的氧化物、氢化物、氮化物、盐等等。
可以使用各种沉积技术，例如溅射、化学气相沉积(CVD)或蒸发，沉积上述多种膜电介质材料，从而产生非化学计量的膜。这可用于产生具有与常用的体化学计量材料不同的光学特性的电介质薄膜。例如，可以通过贫氧溅射来制造氧化钛电介质膜，因而与标准膜相比，具有高得多的光学吸收。利用本发明，这样的膜可用于制造这样的线栅，该线栅强烈吸收一种偏振，而不是强烈反射该偏振。
以类似的方式，可以同样实现其他金属氧化物，例如氧化锆、氧化镁、氧化硅等等。还可以利用诸如氟化镁的金属氟化物、利用诸如氮化硅的金属氮化物、以及利用金属硫化物、硅化物或硒化物，实现类似的效果。
可以控制这些膜层的厚度和材料(或折射率)，以减少p偏振光的反射或者(交替地或同时地)增加s偏振光的吸收，如下面更加详细的描述。
为了进一步阐述上面的有关材料以及所述材料的特定分子状态或化学计量的重要性的讨论，知道化学计量反应是其中满足键合条件的维持平衡的反应是有用的。然而，需要考虑对特定化学计量化合物的添加剂。例如，存在不满足全枚举的化合物的离子状态。考虑常用的化合物铁锈，其可以为氧化铁(Fe2O3-III价铁)或者氧化亚铁(FeO-II价铁)。注意，在某些条件下，可将氧化亚铁考虑为非化学计量化合物。在本申请中，存在各种离子状态，其中化学元素可以是稳定的，但具有不同的光学特性。因此，合适的沉积技术可制成具有各种光学特性的混合组分的膜。例如，在文献中，存在TiO2、TiO3和TiO4(与各种配合基络合)的文献。铝也具有作为酸或碱化合物稳定的两性性质。由于不能穷举可能的列表，因此要包括所有所关注材料的所有形式和应用是不实际的。通常，可利用被制造为产生所需吸收特性的各种各样的非化学计量或混合态材料来实施本发明。这是当需要高透射且低吸收的膜时通常不可得到的相当大的自由度，因为公知光学材料中的低吸收特性与非混合态的纯的化学计量膜相伴随。因此，难以列出简单的材料列表，或者，难以限定在本发明范围内起作用的有限的材料集合。如所讨论的，利用合适的制造条件，可以限定可在本发明范围内起作用的宽广的几乎是无限的各种材料。
现在返回到附图，薄膜层中的一个或多个(例如电介质层30a-c)可包括这样的电介质栅，该电介质栅包括非金属基元38的阵列。可以彼此基本上平行地取向阵列的非金属基元38和金属基元26。另外，阵列可以具有基本上相等的周期和/或宽度。在一个方面，电介质栅的非金属基元38与金属基元26对准，或者非金属基元38与线栅层的金属基元26对准，如图1a、1b、2和3中所示。在另一方面，电介质栅的非金属基元38与金属基元26是偏离的，或者非金属基元38相对于线栅层的金属基元26是偏离的，如图4中所示。
如上面所讨论的，可以改变薄膜层18的数目、厚度t和材料(或折射率)，以减少对p偏振光的反射(增加对p偏振光的透射)和/或减少对s偏振光的透射(增加对s偏振光的反射或吸收)。这些层中的某些层可以具有均匀的结构和材料，而其他层可包括栅，例如线栅层22的金属基元26或电介质栅的非金属基元38。下面将讨论吸收膜或脊的具体结构以及选择其材料和对应厚度的方法的实例。
通常，可由材料的光学指数n和k来确定光学材料和光学膜吸收特性，其中n为标准折射率，且k为代表所关注的材料的吸收特性的复数部分。当k实质为零时，则该材料高度透明或透射性的。在确定用于本发明的具体结构的希望吸收特性时，对具体材料的膜厚的控制可补偿光学参数k值的各种值。具体而言，如果k值低于希望值，则可增加膜厚以在偏振器中补偿或实现希望的性能。类似地，如果k值高于希望值，则通过补偿膜厚的减少，仍可使用该材料。由于膜的确切厚度取决于在应用中所需的波长范围、对透射偏振的透射和反射偏振的吸收的满足具体应用的权衡、以及其他应用相关的问题，因此要限定使k值与膜厚相关的简单规则是不实际的。通常，k的关注范围为0.1至4.5。
表1中示出了示例性的k值。该表表明随着k值而改变的选择性。由该表可以看出，碲化镉是在所有三种带宽中都可工作的一种化合物的实例。碲化铅、氧化硅、碲、二氧化钛和硅石可在紫外(UV)带宽以及可见带宽中工作的化合物。硫化镉、硒化锌和硫化锌是仅在UV波带而不在可见或红外(IR)中具有功能性吸收的化合物。其他化合物可被标识为仅在可见波带、仅在IR波带或仅在UV波带中或者这三种光带的各种组合中进行吸收。还应注意，给出的该表包括未被视为常用或“标准”光学材料的多种材料。这示例出了通过在实施本发明时注意到所需的吸收材料而在本发明中引入的新的自由度。给出该列表，从而表明对具体的波带的可能的化合物贡献，而不被视为包括所有情况。因此，吸收性材料可具有0.1至4.5的k值。
表1
  化合物  UV(k值)  可见(k值)  IR(k值)
  碲化镉   1.739   0.406   0.23
  锗   3.96   2.165   0.123
  碲化铅   1.22   5.9
  氧化硅   1.52   0.464
  碲   1.71   5.21
  二氧化钛   3.19   0.251
  硫化镉   1.64
  硒化锌   1.421
  硫化锌   0.54
这些膜层可连续地延伸跨过基底14，并且在至少两个方向上，或者说与线平行和与线正交的两个方向上，其可以为均匀的、一致的或恒定的层。
参考图1a，示出了选择性吸收的多层线栅偏振器10a。偏振器10a包括设置在基底14上的线栅层或线栅22、以及设置在线栅上方的三个膜层30a、34a和30b。线栅22可包括由铝形成的基元或线26。基底可以为玻璃(BK7)。三个膜层设置在线栅层22上或上方。这三个膜层可以不连续而形成电介质栅。设置在线栅层22上的一个膜层30a可以由对入射光光学透射的材料形成，限定电介质层。另一膜层34a设置在电介质层30a上，且包括对入射光光学吸收的材料，限定吸收层。另一膜层30b设置在吸收层34a上，且包括对入射光光学透射的材料，限定另一电介质层。
偏振器10a可被配置用于可见的入射光(400-700nm)。线栅的基元26的厚度或高度twg可以为160nm。第一电介质层或栅30a可具有100nm的厚度t1，并且可由氧化硅(SiO2)形成，其中折射率n1为1.45。吸收层或栅34a也可具有100nm的厚度t2，并且可由对可见光光学吸收的材料形成，其中折射率n2为2.5。栅的周期P可以为144nm。基元的宽度可为周期P的45％，或者57nm。可以使光12以45度入射。
可以通过沉积铝层、二氧化硅层、吸收材料层和二氧化硅层，然后蚀刻这些层以形成脊和线，形成该偏振器10a。
图1a的偏振器10a的性能与在顶部没有电介质栅的类似的偏振器相似，且偏振器10a中所反射的s偏振显著较小，而偏振器10a中所透射的p偏振也较大。由于栅的周期P小于可见光的波长，它们实质上都表现为薄膜。
参考图1b，示出了与图1a的偏振器10a在多数方面相似的另一选择性吸收的多层线栅偏振器10b。另外，偏振器10b包括在基底14b中蚀刻出的沟槽50，以形成从其上延伸的脊54。线栅层22的线26可被支撑在脊54上，由此可具有相同的周期。可通过过蚀刻上述层而将沟槽蚀刻到基底中，形成该偏振器。
参考图2，示出了与上述偏振器在多数方面相似的另一选择性吸收的多层线栅偏振器10c。另外，偏振器10c具有设置在线栅层22与基底14之间的吸收层34b和电介质层30c。
参考图3和4，示出了与上述偏振器在多数方面相似的其他选择性吸收的多层线栅偏振器10d和10e。另外，偏振器10d和10e具有设置在线栅层22上方和下方的其他膜层。
参考图5，示出了与图1a的偏振器10a在许多方面相似的另一选择性吸收的多层线栅偏振器10f。另外，该偏振器包括设置在基底14与线栅层22之间的至少三个层。
这里给出的实例只是可以由本发明实现的许多可能中的一些。通常，对于特定的应用，例如对光的给定波带在入射角的给定范围内优化透射或反射，可以设计均匀层与电介质栅的组合。并且，对于特定的应用，例如对光的给定波带在入射角的给定范围内优化一种偏振的透射和正交偏振的吸收，可以设计均匀层与电介质栅的组合。可以对透射或反射；对透射或吸收，或者对这些特性的某种组合一起进行优化。可以对在偏振器上从空气侧或从基底侧或者从这两侧的入射进行优化。
在美国专利5,986,730；6,081,376；6,122,103；6,208,463；6,243,199；6,288,840；6,348,995；6,108,131；6,452,724；6,710,921；6,234,634；6,447,120以及6,666,556中示出了线栅偏振器、光学系统和/或投影/显示系统的各种方面，这里引用它们作为参考。
尽管已经将线栅偏振器示例为朝向光源或者其中长基元朝向光源，应该理解这仅用于示例的目的。本领域的技术人员将理解，可以将线栅偏振器取向为例如从液晶阵列朝向成像承载束(imaging bearing beam)，用于避免使载像束穿过基底、从而避免与穿过介质(例如基底)的光相关联的重影或多次反射的简单目的。这样的配置可以产生背对着光源的线栅偏振器。
虽然上述实例是作为本发明的原理在一种或多种特定的应用中的示例，但对于本领域的普通技术人员而言，很显然，在不需创造性的劳动并且不偏离本发明的原理和构思的情况下，可以在实施的形式、用法和细节上进行多种修改。因此，本发明旨在仅受下面提出的权利要求的限制。

Claims (14)

1.一种用于使入射光偏振且选择性吸收一种偏振的选择性吸收的线栅偏振器器件，所述器件包括：
a)基底；
b)至少两个薄膜层，其设置在所述基底上方，所述薄膜层具有彼此不同的折射率；
c)所述两个薄膜层中的至少一个的折射率大于所述基底的折射率；以及
d)线栅层，其设置在所述基底上方，所述线栅层包括其长度大于入射光的波长且其周期小于所述入射光的波长的一半的长金属基元的阵列；以及
e)所述薄膜层中的至少一个包括对所述入射光具有光学吸收性的非化学计量的材料，所述材料限定吸收层，使得所述线栅偏振器器件基本吸收一种偏振。
2.根据权利要求1的器件，其中所述至少两个薄膜层包括设置在所述基底与所述线栅层之间的至少三个连续薄膜层。
3.根据权利要求1的器件，其中所述至少两个薄膜层包括设置在所述基底与所述线栅层之间的具有电介质脊阵列的电介质栅，所述线栅层的金属基元和所述电介质栅的电介质脊被取向为彼此基本平行且具有基本相等的周期。
4.根据权利要求1的器件，其中所述至少两个薄膜层包括设置在所述线栅层上方的具有电介质脊阵列的电介质层，以及设置在所述线栅层与所述电介质层之间且在与所述脊正交的方向上连续的连续薄膜层。
5.根据权利要求1的器件，其中所述至少两个薄膜层不连续，从而形成与所述线栅层的基元平行地取向的平行脊的阵列。
6.根据权利要求1的器件，其中所述至少两个薄膜层所包括的材料选自：已沉积为非化学计量的金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、金属硒化物、金属硫化物、以及其组合。
7.根据权利要求1的器件，其中所述吸收层包括这样的电介质栅，该电介质栅包括非金属基元的阵列，所述非金属基元的阵列中的非金属基元和所述长金属基元的阵列中的金属基元被取向为彼此基本平行，并且所述非金属基元的阵列和所述长金属基元的阵列具有基本相等的周期。
8.根据权利要求1的器件，其中所述吸收层的材料选自：氮化硅、氮化钛、碳化钛、碳化硅、钽、氧化铜、氧化亚铜、氯化铜、氯化亚铜、硫化亚铜、钛、钨、氧化铌、硅化铝、氮化硼、氧化硼、氧化钽、碳、以及其组合。
9.根据权利要求1的器件，其中所述吸收层的材料具有0.1至4.5的k值。
10.一种用于使入射光偏振且选择性吸收一种偏振的选择性吸收的线栅偏振器器件，所述器件包括：
a)基底，其具有折射率；
b)偏振线栅层，其设置在所述基底上方，且具有周期小于入射光波长的一半的平行金属线的阵列；
c)电介质层，其设置在所述基底上方，且包括电介质材料；以及
d)吸收层，其设置在所述基底上方，包括对所述入射光具有光学吸收性的非化学计量的材料，所述材料限定吸收层使得所述线栅偏振器器件基本吸收一种偏振，且所述材料具有与所述电介质层的折射率不同的折射率。
11.根据权利要求10的器件，其中所述器件选择性吸收可见光谱内的光；其中所述线栅层的基元的阵列的周期小于350nm；并且其中所述吸收层的材料包括对可见光谱内的光具有光学吸收性的材料。
12.根据权利要求10的器件，其中所述器件选择性吸收紫外光谱内的光；其中所述线栅层的基元的阵列的周期小于200nm；并且其中所述吸收层的材料包括对紫外光谱内的光具有光学吸收性的材料。
13.根据权利要求10的器件，其中所述器件选择性吸收红外光谱内的光；其中所述线栅层的基元的阵列的周期小于500nm；并且其中所述吸收层的材料包括对红外光谱内的光具有光学吸收性的材料。
14.一种用于使入射光偏振且选择性吸收一种偏振的选择性吸收的线栅偏振器器件，所述器件包括：
a)基底，其具有折射率；
b)至少三个不同的层，其设置在所述基底上方，且包括：
i)偏振层，其包括导电性材料；
ii)吸收层，其具有大于所述基底的折射率的折射率，且包括对所
述入射光具有光学吸收性的非化学计量的材料；以及
iii)电介质层，其折射率不同于所述吸收层的折射率；以及
c)所述至少三个层不连续，从而形成周期小于所述入射光的波长的平行脊的阵列。
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