本实用新型专利技术公开了一种基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关。它包括信号输入端、信号输出端、石墨烯波导层、二氧化硅层、P型硅长方体块；太赫兹波信号从信号输入端输入，从信号输出端输出，通过调节施加在石墨烯波导层与P型硅长方体块的偏置直流电压，调节下矩形石墨烯波导的有效模式折射率，使得通过上矩形石墨烯波导、下矩形石墨烯波导的太赫兹信号相位相差0或π，从而实现太赫兹信号的通断。本实用新型专利技术具有结构简单，尺寸小，制作方便，便于集成，调制速度快，调制效率高等优点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关。它包括信号输入端、信号输出端、石墨烯波导层、二氧化硅层、P型硅长方体块；太赫兹波信号从信号输入端输入，从信号输出端输出，通过调节施加在石墨烯波导层与P型硅长方体块的偏置直流电压，调节下矩形石墨烯波导的有效模式折射率，使得通过上矩形石墨烯波导、下矩形石墨烯波导的太赫兹信号相位相差0或π，从而实现太赫兹信号的通断。本技术具有结构简单，尺寸小，制作方便，便于集成，调制速度快，调制效率高等优点。【专利说明】基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关
本技术涉及太赫兹波开关，尤其涉及一种基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关。
技术介绍
太赫兹波在电磁波谱中介于微波和红外辐射之间，在宇宙中该波段的信息量占总信息量的约50%。可是直至20世纪80年代，对太赫兹波各方面特性的研宄和了解还非常有限，因而被称为远红外线和毫米波之间所谓的“太赫兹空隙”。近些年来，太赫兹源实际产生技术的研宄取得了很大的进展。随着量子级联激光器、自由电子激光器、光波差频方法以及通过光整流等产生较大功率的连续太赫兹波方法的出现，以及超外差式和直接探测器的研宄等太赫兹探测方面的进展，太赫兹技术逐渐成为世界范围内广泛研宄的热点。目前世界上很多国家都积极地开展太赫兹方面的研宄，在国内很多高校和研宄所从事太赫兹研宄。 太赫兹系统主要由辐射源、探测器件和各种功能器件组成。在实际应用中，由于应用环境噪声以及应用需要的限制等，需控制太赫兹波系统中的太赫兹波的通断，因而太赫兹波开关在实际中有重要的应用。当前国内外研宄的并提出过的太赫兹波开关结构主要基于光子晶体、超材料等结构，这些结构往往很复杂，而且在实际制作过程中困难重重，成本较高，对加工工艺和加工环境要求也高。所以迫切需要提出结构简单、尺寸小、便于加工制作的太赫兹波开关来支撑太赫兹波应用领域的发展。
技术实现思路
本技术提供一种基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关，技术方案如下: 基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关包括信号输入端、信号输出端、石墨烯波导层、二氧化硅层、P型硅长方体块；二氧化硅层的内部嵌入有P型硅长方体块，P型硅长方体块的底部与二氧化硅层的底部共面，二氧化硅层的上方为石墨烯波导层，石墨烯波导层由左大矩形石墨烯波导、左半圆环石墨烯波导、左小矩形石墨烯波导、上矩形石墨烯波导、下矩形石墨烯波导、右小矩形石墨烯波导、右半圆环石墨烯波导、右大矩形石墨烯波导组成，其中左大矩形石墨烯波导的左端与二氧化硅层的左端相连，左大矩形石墨烯波导的右端与左半圆环石墨烯波导的左侧相接，左半圆环石墨烯波导的右侧上端部与右侧下端部分别与上矩形石墨烯波导的左端部、左小矩形石墨烯波导的左端部相连，下矩形石墨烯波导的左端部与左小矩形石墨烯波导的右端部相连，下矩形石墨烯波导的右端部与右小矩形石墨烯波导的左端部相连，下矩形石墨烯波导的俯视图投影正好落在P型硅长方体块的上表面，右半圆环石墨烯波导左侧上端部与左侧下端部分别与上矩形石墨烯波导的右端部、右小矩形石墨烯波导的右端部相连，右大矩形石墨烯波导的右端与右半圆环石墨烯波导的右侧相接，右大矩形石墨烯波导的右端与二氧化硅层的右端相连，太赫兹波信号从信号输入端输入，从信号输出端输出，通过调节施加在石墨烯波导层与P型硅长方体块的偏置直流电压，调节下矩形石墨烯波导的有效模式折射率，使得通过上矩形石墨烯波导、下矩形石墨烯波导的太赫兹信号相位相差O或JT，从而实现太赫兹信号的通断。 所述的石墨烯波导层为单层石墨烯片材料。所述的左大矩形石墨烯波导与右大矩形石墨稀波导的大小尺寸相同，长度均为6.6 μ m?6.8 μ m，宽度均为2.0 μ m?2.2 μπι ;所述的左半圆环石墨稀波导和右半圆环石墨稀波导的大小尺寸相同，外圆半径均为7.5 μ m?7.7 μ m，内圆半径均为5.9μηι?6.1ym ;所述的左小矩形石墨稀波导和右小矩形石墨稀波导大小尺寸相同，长度均为2.9 μπι?3.1 μπι，宽度均为1.5μηι?1.7 μπι ；所述的上矩形石墨稀波导的长度为27 μπι?29 μπι，宽度为1.5μηι?1.7μηι ;所述的下矩形石墨稀波导的长度为21 μπι?23 μπι，宽度为1.5 μπι?1.7 μπι。所述的二氧化娃层的长度为56.4μηι?56.6μηι，宽度为31.4μηι?31.6μηι，厚度为500 μ m?700 μ m。所述的P型娃长方体块(5)的长度为21 μ m?23 μ m，宽度为1.5 μ m?1.7 μ m，厚度为200 μ m?400 μ m0 本技术具有结构简单，尺寸小，制作方便，便于集成，调制速度快，调制效率高等优点。 【专利附图】【附图说明】 图1是基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关的立体结构图； 图2是石墨烯波导层的结构图； 图3是基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关的的左视图； 图4是开关在3THz导通时的表面电场强度分布图； 图5是开关在3THz断开时的表面电场强度分布图； 图6是开关在3THz的响应时间曲线图。 【具体实施方式】 如图1?3所示，基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关包括信号输入端1、信号输出端2、石墨烯波导层3、二氧化硅层4、P型硅长方体块5 ;二氧化硅层4的内部嵌入有P型硅长方体块5，P型硅长方体块5的底部与二氧化硅层4的底部共面，二氧化硅层4的上方为石墨烯波导层3，石墨烯波导层3由左大矩形石墨烯波导6、左半圆环石墨烯波导7、左小矩形石墨烯波导8、上矩形石墨烯波导9、下矩形石墨烯波导10、右小矩形石墨烯波导11、右半圆环石墨烯波导12、右大矩形石墨烯波导13组成，其中左大矩形石墨烯波导6的左端与二氧化硅层4的左端相连，左大矩形石墨烯波导6的右端与左半圆环石墨烯波导7的左侧相接，左半圆环石墨烯波导7的右侧上端部与右侧下端部分别与上矩形石墨烯波导9的左端部、左小矩形石墨烯波导8的左端部相连，下矩形石墨烯波导10的左端部与左小矩形石墨烯波导8的右端部相连，下矩形石墨烯波导10的右端部与右小矩形石墨烯波导11的左端部相连，下矩形石墨烯波导10的俯视图投影正好落在P型硅长方体块5的上表面，右半圆环石墨烯波导12左侧上端部与左侧下端部分别与上矩形石墨烯波导9的右端部、右小矩形石墨稀波导11的右端部相连，右大矩形石墨稀波导13的右端与右半圆环石墨稀波导12的右侧相接，右大矩形石墨烯波导13的右端与二氧化硅层4的右端相连，太赫兹波信号从信号输入端I输入，从信号输出端2输出，通过调节施加在石墨烯波导层3与P型硅长方体块5的偏置直流电压，调节下矩形石墨烯波导10的有效模式折射率，使得通过上矩形石墨烯波导9、下矩形石墨烯波导10的太赫兹信号相位相差O或JT，从而实现太赫兹信号的通断。 所述的石墨烯波导层3为单层石墨烯片材料。所述的左大矩形石墨烯波导6与右大矩形石墨稀波导13的大小尺寸相同，长度均为6.6 μπι?6.8 μπι，宽度均为2.0 μπι? 2.2 μπι ;所述的左半圆环石墨稀波导7和右半圆环石墨稀波导12的大小尺寸相同，外圆半径均为7.5 μ m?7.7 μ m，内圆半径均为5.9μηι?6.1ym ;所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于石墨烯波导结构的太赫兹波开关，其特征在于包括信号输入端(1)、信号输出端(2)、石墨烯波导层(3)、二氧化硅层(4)、P型硅长方体块(5)；二氧化硅层(4)的内部嵌入有P型硅长方体块(5)，P型硅长方体块(5)的底部与二氧化硅层(4)的底部共面，二氧化硅层(4)的上方为石墨烯波导层(3)，石墨烯波导层(3)由左大矩形石墨烯波导(6)、左半圆环石墨烯波导(7)、左小矩形石墨烯波导(8)、上矩形石墨烯波导(9)、下矩形石墨烯波导(10)、右小矩形石墨烯波导(11)、右半圆环石墨烯波导(12)、右大矩形石墨烯波导(13)组成，其中左大矩形石墨烯波导(6)的左端与二氧化硅层(4)的左端相连，左大矩形石墨烯波导(6)的右端与左半圆环石墨烯波导(7)的左侧相接，左半圆环石墨烯波导(7)的右侧上端部与右侧下端部分别与上矩形石墨烯波导(9)的左端部、左小矩形石墨烯波导(8)的左端部相连，下矩形石墨烯波导(10)的左端部与左小矩形石墨烯波导(8)的右端部相连，下矩形石墨烯波导(10)的右端部与右小矩形石墨烯波导(11)的左端部相连，下矩形石墨烯波导(10)的俯视图投影正好落在P型硅长方体块(5)的上表面，右半圆环石墨烯波导(12)左侧上端部与左侧下端部分别与上矩形石墨烯波导(9)的右端部、右小矩形石墨烯波导(11)的右端部相连，右大矩形石墨烯波导(13)的右端与右半圆环石墨烯波导(12)的右侧相接，右大矩形石墨烯波导(13)的右端与二氧化硅层(4)的右端相连，太赫兹波信号从信号输入端(1)输入，从信号输出端(2)输出，通过调节施加在石墨烯波导层(3)与P型硅长方体块(5)的偏置直流电压，调节下矩形石墨烯波导(10)的有效模式折射率，使得通过上矩形石墨烯波导(9)、下矩形石墨烯波导(10)的太赫兹信号相位相差0或π，从而实现太赫兹信号的通断。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹欢清，裘国华，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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