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一种新型太赫兹波调制器制造技术

技术编号:19510226 阅读:21 留言:0更新日期:2018-11-21 07:09
本发明专利技术公开了一种新型太赫兹波调制器,由底层衬底层,中间的调制层,及顶层具有周期性金属谐振单元阵列结构的滤波层组成。所述的衬底层为对太赫兹波透明的衬底材料,调制层为具有良好相变特性的薄膜,厚度为20‑160nm。滤波层是具有“CI”型结构的金属谐振单元阵列,厚度为50‑200nm。每一个周期单元由“I”矩形金属条和“C”形开口圆环构成,矩形金属条长70‑140μm,宽10‑20μm,矩形中心离圆心50‑75μm。开口圆环外径与矩形金属条长度相同,开口圆环的环宽与矩形金属条宽度相同,圆环上的开口宽1‑7μm,相邻金属谐振单元间距为130‑180μm。本调制器既可滤波又能以多种触发方式动态调制THz电磁波,且调制速度快,触发方式易操作,器件加工简便,结构容差率较高,便于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种新型太赫兹波调制器
本专利技术涉及一种太赫兹波调制器件,尤其是可应用多种手段调制太赫兹波的器件。技术背景太赫兹波频率位于0.1-10THz范围内,波长为30-3000μm的电磁辐射,拥有很多其他波段没有的优良性质,例如,对很多介电材料与非极性液体具有良好的穿透性,可对不透明物体进行透视成像;光子能量较低,不会引起对生命体有害的电离反应,适用于对生物活体组织进行无损检测;包含丰富的光谱信息,对于大量的分子,尤其是有机分子,其转动和振动的能级跃迁恰好在太赫兹波段表现出强烈的吸收与色散特性等。目前,针对此波段的调制器多以“光子晶体”、“超材料结构”“金属亚波长孔阵”等微结构设计而成,可对THz波的“振幅”“位相”“脉冲形式”“光谱”“时域或频域”等多种特性进行调控,使THz波应用在各领域,例如无线通讯,安全检测,军事探测,天文观测等。现有THz波调制器多以滤波器为主,即利用微结构对THz波实现不同频率、带宽、波型的带通或带阻滤波效果。但此种调制器虽然能够到达到对电磁波进行静态滤波,但无法对其进行动态调制,且加工工序较为复杂,结构不便于优化改动,良率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有太赫兹调制器功能单一,无法以简单的调控方法对太赫兹波进行动态调制的问题。本专利技术技术方案如下:一种新型太赫兹波调制器,其结构示意图如图1,包括衬底层,中间的调制层,及滤波层组成。所述的衬底层为对太赫兹波透明的衬底材料,调制层为具有良好相变特性的二氧化钒薄膜,滤波层是具有“CI”型结构的金属谐振单元阵列。本专利技术的技术效果:1、本专利技术所述的一种新型太赫兹波调制器,可以根据实际需要动态调制太赫兹波。2、本专利技术所述的一种新型太赫兹波调制器,可以以温度、电场、光等多种触发方式实现对太赫兹波进行动态调制。3、本专利技术所述的一种新型太赫兹波调制器,其动态调制速度非常迅速,最高可达纳秒量级。4、本专利技术所述的一种新型太赫兹波调制器,具有结构简单、易于加工,便于规模化生产等优点。附图说明图1本专利技术太赫兹调制器结构示意图。图2本专利技术滤波层金属谐振单元示意图。图3实施例中室温和85℃下太赫兹波调制器滤波效果图。具体实施方式:参阅图1和图2。先在底层衬底(1)上镀制一层动态调制层(2),然后利用微加工技术在动态调制层(2)上制备金属微结构滤波层(3)。上述调制器中,底层衬底(1)为对太赫兹波透明的材料,动态调制层(2)为高性能VO2薄膜,厚度为20-160nm,金属微结构滤波层(3)为具有周期性“CI”形的亚波长金属微单元阵列结构,金属层厚度为50-200nm,每一个周期单元由“I”矩形金属条(4)和“C”形开口圆环(5)构成。上述调制器中,矩形金属条(4)长70-140μm,宽10-20μm,矩形中心离圆心50-75μm。开口圆环(5)外径与矩形金属条(4)长相同,开口圆环(5)的环宽与矩形金属条(4)宽度相同,圆环上的开口(6)宽1-7μm,位于圆环中部,远离矩形金属条(4)一侧,开口方向垂直于矩形金属条(4)的长边。相邻金属谐振单元间距为130-180μm。实施例以本征Si为底层衬底(1)材料,采用直流反应磁控溅射法沉积一层VO2薄膜作为动态调制层(2),动态调制层(2)厚度为120nm,在动态调制层(2)上应用热蒸发法沉积一层120nm厚的金层,利用MEMS技术将金层刻蚀成由矩形金属条(4)和开口圆环(5)组成的微结构阵列作为金属微结构滤波层(3),矩形金属条(4)长100μm,宽15μm,开口圆环(5)的内径为70μm,外径为100μm,开口方向远离矩形金属条(4)一端,开口(6)宽度为3μm。最后以太赫兹波照射该调制器,以金属微结构滤波层(3)为太赫兹波入射面,以底层衬底(1)为出射面,分别测试了室温和85℃下该调制器对太赫兹波的调制效果,结果见图3。由图3可以看出,在不同温度下,该调制器对太赫兹波具有明显的调制效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型太赫兹波调制器,其特征在于由衬底层(1)、调制层(2)、和具有周期性金属谐振单元阵列结构的滤波层(3)组成。所述的衬底层(1)在最底层,调制层(2)在中间,滤波层(3)在最顶层。衬底层(1)为单晶本征硅,调制层(2)厚度为20‑160nm的二氧化钒材料,滤波层(3)的金属谐振单元材料为金,具有“Cl”形结构,包括“I”矩形金属条(4)和“C”形开口圆环(5),开口圆环(5)上开口(6)开口方向远离“I”矩形金属条(4)一端。其金属谐振层厚度为50‑200nm,矩形金属条(4)长70‑140μm,宽10‑20μm,矩形中心离圆心50‑75μm。开口圆环(5)外径与矩形金属条(4)长相同,开口圆环(5)的环宽与矩形金属条(4)宽度相同,圆环上的开口(6)宽1‑7μm。相邻金属谐振单元间距为130‑180μm。

【技术特征摘要】
1.一种新型太赫兹波调制器,其特征在于由衬底层(1)、调制层(2)、和具有周期性金属谐振单元阵列结构的滤波层(3)组成。所述的衬底层(1)在最底层,调制层(2)在中间,滤波层(3)在最顶层。衬底层(1)为单晶本征硅,调制层(2)厚度为20-160nm的二氧化钒材料,滤波层(3)的金属谐振单元材料为金,具有“Cl”形结构,包括“I”矩形金属条(4)和“C”形开口圆环(5),开口圆环(5)上开口(6)开口方向远离“I”矩形金属条(4)一端。其金属谐振层厚度为50-200nm,矩形金属条(4)长70-140μm,宽10-20μm,矩形中心离圆心50-75μm。开口圆环(5)外径与矩形金属条(4)长相同,开口...

【专利技术属性】
技术研发人员:张东平黄莹杨宇
申请(专利权)人:深圳大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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