基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器。它包括基基底层、二氧化硅层、曲边梯形石墨烯薄膜、矩形石墨烯薄膜、锯齿形石墨烯薄膜、上弧形石墨烯薄膜、下弧形石墨烯薄膜、信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端；在无外加偏压时，太赫兹信号从信号输入端输入，从第一信号输出端输出；在有外加偏压时，太赫兹信号从信号输入端输入，从第二信号输出端输出。通过调节偏置直流电源电压，来改变太赫兹波的输出路径，实现路由功能。本发明专利技术具有结构简单紧凑，尺寸小，设计原理简单等优点。

Terahertz wave coupler based on graphene thin film structure

The invention discloses a terahertz wave coupler based on a graphene film structure. It includes a base substrate layer, silicon dioxide layer, curved trapezoid, rectangular graphene films of graphene films, zigzag graphene films, curved graphene films, curved graphene films, a signal input terminal, the first output signal and second signal output end; in the absence of bias, THz signal input from the signal the input end of the output from the first signal output terminal; in the applied bias, THz signal input from the input signal, the output signal output from second. By adjusting the bias DC power supply voltage, the output path of the terahertz wave is changed, and the routing function is realized. The invention has the advantages of simple and compact structure, small size and simple design principle.

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器
本专利技术涉及太赫兹波耦合器，尤其涉及一种基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器。
技术介绍
太赫兹技术是二十世纪80年代末发展起来的一种新技术。太赫兹波独特的频率范围(位于微波频段和光频段之间)覆盖了多数大分子物质的分子振动和转动光谱，因此多数大分子物质在太赫兹频段无论其吸收谱、反射谱还是发射谱都具有明显的指纹谱特性，这一点是微波所不具备的。太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质，如：瞬态性、宽带性、相干性、低能性等，这些特点决定了太赫兹技术在很多基础研究领域、工业应用领域、医学领域、通信领域以及生物领域中有相当重要的应用前景。因此太赫兹技术以及太赫兹器件的研究逐渐成为世界范围内广泛研究的热点。近年来太赫兹技术和应用的发展持续驱动着对太赫兹器件的需求。在过去的二十年里，对太赫兹器件的研究主要集中在太赫兹的产生和探测上。作为太赫兹通信系统里的关键器件，太赫兹耦合器越来越受到广泛关注。太赫兹波耦合器是一种将不同波长的输入太赫兹波的输出功率衰减进行调节的器件，在实际应用中，可调太赫兹波耦合器是太赫兹通信系统中必不可少的器件之一，因此有必要设计一种结构简单紧凑，尺寸小，设计原理简单且性能优良的可调太赫兹波耦合器来满足未来太赫兹波通信技术应用的需要。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术不足，提供一种基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器包括基底层、二氧化硅层、曲边梯形石墨烯薄膜、矩形石墨烯薄膜、锯齿形石墨烯薄膜、上弧形石墨烯薄膜、下弧形石墨烯薄膜、信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端；基底层的上层为二氧化硅层，二氧化硅层的上层铺有曲边梯形石墨烯薄膜、矩形石墨烯薄膜、锯齿形石墨烯薄膜、上弧形石墨烯薄膜、下弧形石墨烯薄膜，曲边梯形石墨烯薄膜的左端与矩形石墨烯薄膜和锯齿形石墨烯薄膜的右端相连，矩形石墨烯薄膜的左端与上弧形石墨烯薄膜的右端相连，锯齿形石墨烯薄膜的左端与下弧形石墨烯薄膜相连，上弧形石墨烯薄膜的左端设有信号输入端，下弧形石墨烯薄膜的左端设有第二信号输出端，曲边梯形石墨烯薄膜的右端设有第一信号输出端；在无外加偏压时，太赫兹信号从信号输入端输入，从第一信号输出端输出。基底层与石墨烯薄膜分别连接直流电源的两极时，太赫兹波从信号输入端输入，从第二信号输出端输出，实现路由功能。所述的基底层的材料为P型硅材料，长度为29～31μm，宽度为13～15μm，厚度为2～4μm。所述的二氧化硅层的长度为29～31μm，宽度为13～15μm，厚度为2～4μm。所述的曲边梯形石墨烯薄膜由一个曲边直角梯形石墨烯薄膜与一个横向矩形石墨烯薄膜组成，其中曲边梯形石墨烯薄膜的上底长度为3～4μm，下底长度为5～7μm，高度为4～6μm，横向矩形石墨烯薄膜的长度为5～8μm，宽度为3～4μm。所述的矩形石墨烯薄膜的长度为29～31μm，宽度为13～15μm。所述的锯齿形石墨烯薄膜上下各等距离分布八个形状大小均相同的矩形开槽，其中锯齿形石墨烯薄膜的总长度(该单元整体在长度方向两侧边缘的间距，下同)为9～13μm，总宽度(该单元整体在宽度方向两侧边缘的间距，下同)为4～6μm，矩形开槽的长度为1～1.5μm，宽度为1～1.5μm，间距为1～1.5μm。所述的上弧形石墨烯薄膜和下弧形石墨烯薄膜的形状大小均相同，总长度为12～15μm，总宽度为2～3μm。附图说明：图1是基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器的三维结构示意图；图2是基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器的俯视；图3为第一信号输出端输出功率曲线；图4为第二信号输出端输出功率曲线。具体实施方式如图1～2所示，基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器包括基底层1、二氧化硅层2、曲边梯形石墨烯薄膜3、矩形石墨烯薄膜4、锯齿形石墨烯薄膜5、上弧形石墨烯薄膜6、下弧形石墨烯薄膜7、信号输入端8、第一信号输出端9、第二信号输出端10；基底层1的上层为二氧化硅层2，二氧化硅层2的上层铺有曲边梯形石墨烯薄膜3、矩形石墨烯薄膜4、锯齿形石墨烯薄膜5、上弧形石墨烯薄膜6、下弧形石墨烯薄膜7，曲边梯形石墨烯薄膜3的左端与矩形石墨烯薄膜4和锯齿形石墨烯薄膜5的右端相连，矩形石墨烯薄膜4的左端与上弧形石墨烯薄膜6的右端相连，锯齿形石墨烯薄膜5的左端与下弧形石墨烯薄膜7相连，上弧形石墨烯薄膜6的左端设有信号输入端8，下弧形石墨烯薄膜7的左端设有第二信号输出端10，曲边梯形石墨烯薄膜3的右端设有第一信号输出端9；当无外加电压时，太赫兹信号从信号输入端8输入，从第一信号输出端9输出。基底层1与石墨烯薄膜之间可加载偏置直流电源电压时，太赫兹波从信号输入端8输入，从第二信号输出端10输出，实现路由功能。所述的基底层1的材料为P型硅材料，长度为29～31μm，宽度为13～15μm，厚度为2～4μm。所述的二氧化硅层2的长度为29～31μm，宽度为13～15μm，厚度为2～4μm。所述的曲边梯形石墨烯薄膜3由一个曲边直角梯形石墨烯薄膜与一个横向矩形石墨烯薄膜组成，其中曲边梯形石墨烯薄膜的上底长度为3～4μm，与横向矩形石墨烯薄膜的侧边相连，曲边梯形石墨烯薄膜的下底长度为5～7μm，高度为4～6μm，横向矩形石墨烯薄膜的长度为5～8μm，宽度为3～4μm。所述的矩形石墨烯薄膜4的长度为29～31μm，宽度为13～15μm。所述的锯齿形石墨烯薄膜5上下各等距离分布八个形状大小均相同的矩形开槽，其中锯齿形石墨烯薄膜的总长度为9～13μm，总宽度为4～6μm，矩形开槽的长度为1～1.5μm，宽度为1～1.5μm，间距为1～1.5μm。所述的上弧形石墨烯薄膜6和下弧形石墨烯薄膜7的形状大小均相同，总长度为12～15μm，总宽度为2～3μm。实施例1基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器：如图1～2所示，基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器包括基底层1、二氧化硅层2、曲边梯形石墨烯薄膜3、矩形石墨烯薄膜4、锯齿形石墨烯薄膜5、上弧形石墨烯薄膜6、下弧形石墨烯薄膜7、信号输入端8、第一信号输出端9、第二信号输出端10；基底层1的上层为二氧化硅层2，二氧化硅层2的上层铺有曲边梯形石墨烯薄膜3、矩形石墨烯薄膜4、锯齿形石墨烯薄膜5、上弧形石墨烯薄膜6、下弧形石墨烯薄膜7，曲边梯形石墨烯薄膜3的左端与矩形石墨烯薄膜4和锯齿形石墨烯薄膜5的右端相连，矩形石墨烯薄膜4的左端与上弧形石墨烯薄膜6的右端相连，锯齿形石墨烯薄膜5的左端与下弧形石墨烯薄膜7相连，上弧形石墨烯薄膜6的左端设有信号输入端8，下弧形石墨烯薄膜7的左端设有第二信号输出端10，曲边梯形石墨烯薄膜3的右端设有第一信号输出端9；基底层1与各石墨烯薄膜之间连接偏置直流电源两极，加载偏置直流电源电压。各元件的参数和材料如下：基底层的材料为P型硅材料，长度为29μm，宽度为13μm，厚度为2μm。二氧化硅层的长度为29μm，宽度为13μm，厚度为2μm。曲边梯形石墨烯薄膜由一个曲边直角梯形石墨烯薄膜与一个横向矩形石墨烯薄膜组成，其中曲边直角梯形石墨烯薄膜的上底长度为3μm，下底长度为5μm，高度为4μm，横向矩形石墨烯薄膜的长度为5μm，宽度为3μm。矩形石墨烯薄膜的长度为29μm，宽度为13μm。锯齿形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器，其特征在于包括基底层(1)、二氧化硅层(2)、曲边梯形石墨烯薄膜(3)、矩形石墨烯薄膜(4)、锯齿形石墨烯薄膜(5)、上弧形石墨烯薄膜(6)、下弧形石墨烯薄膜(7)、信号输入端(8)、第一信号输出端(9)、第二信号输出端(10)；基底层(1)的上层为二氧化硅层(2)，二氧化硅层(2)的上层铺有曲边梯形石墨烯薄膜(3)、矩形石墨烯薄膜(4)、锯齿形石墨烯薄膜(5)、上弧形石墨烯薄膜(6)、下弧形石墨烯薄膜(7)，曲边梯形石墨烯薄膜(3)的左端与矩形石墨烯薄膜(4)和锯齿形石墨烯薄膜(5)的右端相连，矩形石墨烯薄膜(4)的左端与上弧形石墨烯薄膜(6)的右端相连，锯齿形石墨烯薄膜(5)的左端与下弧形石墨烯薄膜(7)相连，上弧形石墨烯薄膜(6)的左端设有信号输入端(8)，下弧形石墨烯薄膜(7)的左端设有第二信号输出端(10)，曲边梯形石墨烯薄膜(3)的右端设有第一信号输出端(9)；当无外加电压时，太赫兹信号从信号输入端(8)输入，从第一信号输出端(9)输出；当基底层(1)与石墨烯薄膜之间加载偏置直流电压时，太赫兹信号从信号输入端(8)输入，从第二信号输出端(10)输出。...

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器，其特征在于包括基底层(1)、二氧化硅层(2)、曲边梯形石墨烯薄膜(3)、矩形石墨烯薄膜(4)、锯齿形石墨烯薄膜(5)、上弧形石墨烯薄膜(6)、下弧形石墨烯薄膜(7)、信号输入端(8)、第一信号输出端(9)、第二信号输出端(10)；基底层(1)的上层为二氧化硅层(2)，二氧化硅层(2)的上层铺有曲边梯形石墨烯薄膜(3)、矩形石墨烯薄膜(4)、锯齿形石墨烯薄膜(5)、上弧形石墨烯薄膜(6)、下弧形石墨烯薄膜(7)，曲边梯形石墨烯薄膜(3)的左端与矩形石墨烯薄膜(4)和锯齿形石墨烯薄膜(5)的右端相连，矩形石墨烯薄膜(4)的左端与上弧形石墨烯薄膜(6)的右端相连，锯齿形石墨烯薄膜(5)的左端与下弧形石墨烯薄膜(7)相连，上弧形石墨烯薄膜(6)的左端设有信号输入端(8)，下弧形石墨烯薄膜(7)的左端设有第二信号输出端(10)，曲边梯形石墨烯薄膜(3)的右端设有第一信号输出端(9)；当无外加电压时，太赫兹信号从信号输入端(8)输入，从第一信号输出端(9)输出；当基底层(1)与石墨烯薄膜之间加载偏置直流电压时，太赫兹信号从信号输入端(8)输入，从第二信号输出端(10)输出。2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯薄膜结构太赫兹波耦合器，其特征在于所述的基底层(1)的材料为P型硅材料，长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：章乐，李九生，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33