可调太赫兹器件及可调天线制造技术

本发明专利技术提供了一种可调太赫兹器件及可调天线，该器件包括：基底材料层；介质层，位于基底层一侧；金属图形层，位于介质层的远离基底材料层一侧；金属图形单元包含设定金属图形，设定金属图形包含多个金属条，第一金属条的一端垂直连接第二金属条一端，第三金属条一端垂直连接第四金属条一端；第一金属条与第二金属条形成的夹角开口与第三金属条与第四金属条形成的夹角开口具有相同朝向；第一金属条与第三金属条之间间隔第一设定距离，第三金属条与第四金属条之间间隔第二设定距离；第一金属条的各侧边的长度不等于第三属条的各侧边的长度，第二金属条的各侧边的长度不等于第四金属条的各侧边的长度。通过上述方案，能够达到增加器件灵活性的目的。

【技术实现步骤摘要】
可调太赫兹器件及可调天线
本专利技术涉及太赫兹器件
，尤其涉及一种可调多功能太赫兹器件及可调天线。
技术介绍
太赫兹(Terahertz，THz)波，是指频率范围在0.1THz～10THz的电磁波，具有瞬态性、宽带性、强穿透性、低能量等特点，由于具有这些特性而使其在生物医学、安全无损检测、太赫兹成像、无线通信等领域有着广泛的应用前景。目前对太赫兹波的调控方法主要是利用超表面。超表面是指人为排列的亚波长微结构阵列，能产生自然材料不具备的电磁特性，具有尺寸小，结构简单，易于集成等特性。而利用超表面制备的器件还可以产生电磁透明现象。电磁诱导透明(ElectromagneticallyInducedTransparency，EIT)是一种原子系统的相干过程，它是指在一个原本不透光的材料上通过外加光束产生能级跃迁，使透射谱中出现一个透明窗口。EIT的产生通常需要低温、强光泵浦等条件，超表面的合理设计也能使透射产生透明窗口，并伴随着强烈的色散和滤波特性，使其用于传感器、慢光器件、光存储器、生物探测等领域。此外，还可以使用超表面制备太赫兹偏振器。由于传统太赫兹偏振器存在光路准直困难，体积大等缺点，尤其是在太赫兹波段受限于器件尺寸的严格要求，难以集成。而基于二维超表面的极化转换器的尺寸小，厚度薄，加工方便，更适合用于太赫兹光路系统中，对于研制新一代极化操控器件方面有重要应用。进而，超表面为太赫兹波段的器件设计提供了新的方向，在波前调控的方向上有很大潜力，合理设计表面单元可以任意控制光路的传播路径，在复杂的光路系统中具有重要的现实意义。而利用传统超表面进行设计加工后生成了太赫兹波段的相关器件，各个器件具有的功能单一，无法灵活应用。因此，在太赫兹波段，现有的超表面器件缺少灵活性。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术实施例提供了一种可调太赫兹器件及可调天线，以达到使器件具有灵活性的目的。为了达到上述目的，本专利技术采用以下方案实现：根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种可调太赫兹器件，包括：基底材料层；其中，所述基底材料层所用材料为性质可变的物质；介质层，位于所述基底材料层的一侧；金属图形层，位于所述介质层的远离所述基底材料层的一侧；金属图形单元包含设定金属图形，设定金属图形包含多个金属条，第一所述金属条的一端垂直连接第二所述金属条的一端，第三所述金属条的一端垂直连接第四所述金属条的一端；第一所述金属条与第二所述金属条形成的夹角开口与第三所述金属条与第四所述金属条形成的夹角开口具有相同朝向；第一所述金属条与第三所述金属条之间间隔第一设定距离，第三所述金属条与第四所述金属条之间间隔第二设定距离；第一所述金属条的各侧边的长度不等于第三所述金属条的各侧边的长度，第二所述金属条的各侧边的长度不等于第四所述金属条的各侧边的长度。在一些实施例中，第一所述金属条的各侧边的长度小于第三所述金属条的各侧边的长度，第二所述金属条的各侧边的长度小于第四所述金属条的各侧边的长度；或，第一所述金属条的各侧边的长度大于第三所述金属条的各侧边的长度，第二所述金属条的各侧边的长度大于第四所述金属条的各侧边的长度。在一些实施例中，所述基底材料层所用材料包括二氧化钒、GST或石墨烯；金属图形层所用材料包括金、铝、或铜；介质层所用材料包括聚酰亚胺、二氧化硅或硅。在一些实施例中，第一所述金属条的长边与第三所述金属条的长边平行且第二所述金属条的长边与第四所述金属条的长边平行；或，第一所述金属条的长边与第三所述金属条的长边呈设定角度且第二所述金属条的长边与第四所述金属条的长边呈设定角度；其中所述设定角度不大于15度。在一些实施例中，第一所述金属条的长的长度范围为25μm～500μm，宽的长度范围为5μm～100μm；第二所述金属条的长的长度范围为25μm～500μm，宽的长度范围为5μm～100μm；第三所述金属条的长的长度范围为30μm～700μm，宽的长度范围为7μm～150μm；第四所述金属条的长的长度范围为30μm～700μm，宽的长度范围为7μm～150μm；所述第一设定距离范围为12um～250um；所述第二设定距离范围为12um～250um。在一些实施例中，所述基底材料层的厚度范围为不小于0.1μm；介质层的厚度范围为40μm～60μm；所述金属图形层的厚度范围为0.05μm～5μm；其中，所述金属图形层的厚度小于所述介质层的厚度且所述金属图形层的厚度小于所述基底材料层的厚度。在一些实施例中，所述金属图形层包含多个所述金属图形单元，且各金属图形单元以相同的姿势排列形成阵列图形。根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种可调天线，包括：如上述实施例所述的可调太赫兹器件。在一些实施例中，所述金属图形层包含多个所述金属图形单元，在同一行的每个所述金属图形单元旋转的角度之差与对应行中金属图形单元的个数相乘为180度。本专利技术实施例的一种可调太赫兹器件及可调天线，通过外部激励可以改变基底材料的特性，在一种激励条件下实现太赫兹双波段电磁诱导透明特性，在另一种激励条件下实现反射式双波段线-圆极化转换功能，其单元结构具有对称性，且器件对于不同极化方向的电磁波均不敏感。并且还可以通过在一种激励条件下构成双波束定向天线，在另一种激励条件下实现单波束调控器。本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本专利技术能够实现的上述和其他目的。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本专利技术的原理。为了便于示出和描述本专利技术的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本专利技术实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：图1为本专利技术一实施例的可调太赫兹器件的结构示意图；图2为本专利技术第一种具体实施例的多个周期单元的可调太赫兹器件的结构示意图；图3为本专利技术第一种具体实施例的电磁诱导透明器件在低温激励环境下实现的双波段电磁诱导结构的传输谱示意图；图4为本专利技术第一种具体实施例的电磁诱导透明器件在传输谱透明窗口位置处的表面电流分布的示意图；图5为本专利技术第一种具体实施例的极化转换器在高温下实现的双波段线-圆极化转换器的反射幅度响应图；图6为本专利技术第一种具体实施例的极化转换器在高温下实现的双波段线-圆极化转换器的反射波相位差图；图7为本专利技术第一种具体实施例的极化转换器在高温下实现的双波段线-圆极化转换器的椭圆率图；图8为本专利技术第二种具体实施例的可调天线的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调太赫兹器件，其特征在于，包括：/n基底材料层；其中，所述基底材料层所用材料为性质可变的物质；/n介质层，位于所述基底材料层的一侧；/n金属图形层，位于所述介质层的远离所述基底材料层的一侧；金属图形单元包含设定金属图形，设定金属图形包含多个金属条，第一所述金属条的一端垂直连接第二所述金属条的一端，第三所述金属条的一端垂直连接第四所述金属条的一端；第一所述金属条与第二所述金属条形成的夹角开口与第三所述金属条与第四所述金属条形成的夹角开口具有相同朝向；第一所述金属条与第三所述金属条之间间隔第一设定距离，第三所述金属条与第四所述金属条之间间隔第二设定距离；第一所述金属条的各侧边的长度不等于第三所述金属条的各侧边的长度，第二所述金属条的各侧边的长度不等于第四所述金属条的各侧边的长度。/n

【技术特征摘要】
1.一种可调太赫兹器件，其特征在于，包括：
基底材料层；其中，所述基底材料层所用材料为性质可变的物质；
介质层，位于所述基底材料层的一侧；
金属图形层，位于所述介质层的远离所述基底材料层的一侧；金属图形单元包含设定金属图形，设定金属图形包含多个金属条，第一所述金属条的一端垂直连接第二所述金属条的一端，第三所述金属条的一端垂直连接第四所述金属条的一端；第一所述金属条与第二所述金属条形成的夹角开口与第三所述金属条与第四所述金属条形成的夹角开口具有相同朝向；第一所述金属条与第三所述金属条之间间隔第一设定距离，第三所述金属条与第四所述金属条之间间隔第二设定距离；第一所述金属条的各侧边的长度不等于第三所述金属条的各侧边的长度，第二所述金属条的各侧边的长度不等于第四所述金属条的各侧边的长度。


2.如权利要求1所述的可调太赫兹器件，其特征在于，第一所述金属条的各侧边的长度小于第三所述金属条的各侧边的长度，第二所述金属条的各侧边的长度小于第四所述金属条的各侧边的长度；或，
第一所述金属条的各侧边的长度大于第三所述金属条的各侧边的长度，第二所述金属条的各侧边的长度大于第四所述金属条的各侧边的长度。


3.如权利要求1所述的可调太赫兹器件，其特征在于，所述基底材料层所用材料包括二氧化钒、GST或石墨烯；金属图形层所用材料包括金、铝、或铜；介质层所用材料包括聚酰亚胺、二氧化硅或硅。


4.如权利要求1所述的可调太赫兹器件，其特征在于，第一所述金属条的长边与第三所述金属条的长边平行且第二所述金属条的长边与第四所述金属条的长边平行；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘紫玉，亓丽梅，兰楚文，武利勤，陶翔，杨君，戴林林，道日娜，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11