太赫兹调控器件及制备方法、矢量光束生成器及设计方法技术

本发明专利技术涉及一种太赫兹调控器件及制备方法、矢量光束生成器及设计方法，该太赫兹调控器件包含了三层金属超构表面及两层介质层，其中第一超构层与第二超构层是互相垂直的光栅，第一超构层与第二超构层之间设置有天线层。通过构建太赫兹调控器件的模型，通过模拟结果，可以得到多个具有不同几何参数的基本太赫兹调控器件，多个基本太赫兹调控器件周期性排列，组成了太赫兹矢量光束生成器件，该太赫兹矢量光束生成器件工作于透射模式下，满足了在探测和应用过程中对不同偏振光束的需求，使得探测和应用更加方便简单。探测和应用更加方便简单。探测和应用更加方便简单。

【技术实现步骤摘要】
太赫兹调控器件及制备方法、矢量光束生成器及设计方法


[0001]本专利技术涉及太赫兹光学器件领域，特别是涉及一种太赫兹调控器件及制备方法、矢量光束生成器及设计方法。

技术介绍

[0002]太赫兹是在电磁波谱中介于红外和微波之间的电磁辐射，由于其独特的性质，在国防安全，无损检测，无线通讯等领域具有重要的应用价值。但是相对于太赫兹源和探测器，太赫兹功能器件的发展相对缓慢。这是由于自然界中缺少与太赫兹高效相互作用的材料。
[0003]现有的超构表面结构大部分为单层或双层结构。单层结构的超构表面结构在探测过程中只能使用反射模式，仅能对反射的+
‑
1级次的衍射光的相位或偏振态进行独立调控；双层超构表面结构同样也是只能进行偏振转化，不能对电磁波的偏振态和相位进行同时调制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了提供一种太赫兹调控器件及制备方法、矢量光束生成器及设计方法，从而满足同时调控太赫兹电磁波的相位和偏振态的要求，以透射模式取代传统的反射模式，解决了探测困难的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种太赫兹调控器件，包括三层超构表面及两层介质层；所述三层超构表面包括相对设置的第一超构层和第二超构层，及设置在所述第一超构层与第二超构层之间的天线层；所述第一超构层与天线层之间和所述天线层与所述第二超构层之间分别设置一介质层；第一超构层与第二超构层是相互垂直的光栅；所述天线层设置有开口天线。
[0006]可选的，所述天线层包括C形、V形、L形或棒状的开口天线。
[0007]可选的，所述介质层的材料为太赫兹可穿透的介质材料。
[0008]可选的，所述第一超构层的光栅与x轴的夹角为θ，所述第二超构层的光栅与x轴的夹角为θ
‑
90
°
，所述天线层的对称轴与x轴的夹角为θ
‑
45
°
；
[0009]所述x轴所在坐标系为以所述三层超构表面的中心为原点，以经过所述原点且平行于所述三层超构表面的横向边的线为x轴建立的直角坐标系。
[0010]本专利技术还提供了一种太赫兹矢量光束生成器，包括若干周期性排列的太赫兹调控器件；
[0011]每一个所述太赫兹调控器件包括三层超构表面及两层介质层；所述三层超构表面包括相对设置的的第一超构层和第二超构层，及设置在所述第一超构层与第二超构层之间的天线层；所述第一超构层与天线层之间和天线层与第二超构层之间分别设置有介质层；第一超构层与第二超构层是相互垂直的光栅；
[0012]若干所述太赫兹调控器件中包含至少一种天线层。
[0013]可选的，所述天线层包括C形、V形、L形或棒状的开口天线。
[0014]本专利技术还提供了一种太赫兹矢量光束生成器的设计方法，具体包括：
[0015]按照上述要求构建太赫兹矢量光束生成器模型；
[0016]设定所述太赫兹矢量光束生成器模型的工作中心频率及入射光的频率范围；
[0017]通过监视器获得透过所述太赫兹矢量光束生成器件模型的光场信息并进行数据分析，获取所述太赫兹矢量光束生成器件模型的几何参数；
[0018]改变天线层的天线的开口角度，获取出射偏振光的振幅和相位随开口角度的变化曲线；
[0019]根据所述出射偏振光的振幅和相位随开口角度的变化曲线，对出射偏振光的相位进行n阶量化，得到n种相位的出射偏振光；根据n种相位的出射偏振光，进行数据分析，获取n种相位的出射偏振光对应的天线层的开口天线的几何参数；
[0020]按照获得的所述太赫兹矢量光束生成器模型的几何参数及所述天线层的开口天线的几何参数，确定目标太赫兹矢量光束生成器件。
[0021]可选的，所述太赫兹矢量光束生成器模型的工作中心频率为0.38THz，所述入射光的频率范围为0.1
‑
0.7THz。
[0022]本专利技术还提供了一种太赫兹调控器件的制备方法，具体步骤为：
[0023]以高阻硅为基底，将光栅材料通过紫外光刻、蒸镀和剥离过程制备在所述基底上的第一超构层；
[0024]在所述第一超构层上重复旋涂第一介质层；
[0025]在所述第一介质层上，以第一超构层为基准进行对准、套刻，将天线材料通过紫外光刻、蒸镀和剥离过程制备在第一介质层上的天线层；
[0026]在所述天线层上重复旋涂第二介质层；
[0027]在所述第二介质层上，以天线层为基准进行对准、套刻，将光栅材料通过紫外光刻、蒸镀和剥离过程制备在第二介质层上的第二超构层。
[0028]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种太赫兹调控器件，包括三层超构表面和两层介质层，其中第一超构层和第二超构层是互相垂直的光栅结构，调整光栅夹角，可以实现对出射偏振光的偏振态的调制，第一超构层与第二超构层之间设置有天线层，调整天线层设置的开口天线的开口角度，可以实现对出射偏振光的相位的调制。因此，通过调整超构层光栅的夹角及天线层的开口天线的开口角度，就可以获得拥有不同几何参数的基本太赫兹调控器件，从而生成高效率的相位和偏振态可同时调控的调控器件。若干个基本太赫兹调控器件进行周期性排列，可以获得生成目标矢量光束的太赫兹矢量光束生成器。该太赫兹矢量光束生成器工作于透射模式下，满足了在探测和应用过程中对不同偏振光束的需求，使得探测和应用更加方便简单。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术实施例1提供的太赫兹调控器件的基本结构示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例1提供的太赫兹调控器件的俯视图；
[0032]图3为本专利技术实施例1提供的太赫兹调控器件的第一超构层的结构图；
[0033]图4为本专利技术实施例1提供的太赫兹调控器件的天线层的结构图；
[0034]图5为本专利技术实施例1提供的太赫兹调控器件的第二超构层的结构图；
[0035]图6为本专利技术实施例3提供的太赫兹调控器件的FDTD模拟所得模型的透射谱；
[0036]图7为本专利技术实施例3提供的太赫兹调控器件的FDTD模拟所得模型的Y偏振光的振幅随开口天线的开口角度的变化曲线；
[0037]图8为本专利技术实施例3提供的太赫兹调控器件的FDTD模拟所得模型的Y偏振光的相位随开口天线的开口角度的变化曲线；
[0038]图9为本专利技术实施例4提供的两种太赫兹矢量光束生成器件的功能示意图；
[0039]图10为本专利技术实施例4提供的一种太赫兹矢量光束生成器件的相位调制分布图；
[0040]图11为本专利技术实施例4提供的另一种太赫兹矢量光束生成器件的相位调制分布图；
[0041]图12为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹调控器件，其特征在于，所述太赫兹调控器件包括三层超构表面及两层介质层；所述三层超构表面包括相对设置的的第一超构层和第二超构层，及设置在所述第一超构层与第二超构层之间的天线层；所述第一超构层与天线层之间和天线层与第二超构层之间分别设置一介质层；第一超构层与第二超构层是相互垂直的光栅；所述天线层设置有开口天线。2.根据权利要求1所述的一种太赫兹调控器件，其特征在于，所述天线层包括C形、V形、L形或棒状的开口天线。3.根据权利要求1所述的一种太赫兹调控器件，其特征在于，所述介质层的材料为太赫兹可穿透的介质材料。4.根据权利要求1所述的一种太赫兹调控器件，其特征在于，所述第一超构层的光栅与x轴的夹角为θ，所述第二超构层的光栅与x轴的夹角为θ
‑
90
°
，所述天线层的对称轴与x轴的夹角为θ
‑
45
°
；所述x轴所在坐标系为以所述三层超构表面的中心为原点，以经过所述原点且平行于所述三层超构表面的横向边的线为x轴建立的直角坐标系。5.一种太赫兹矢量光束生成器，其特征在于，所述太赫兹矢量光束生成器包括若干周期性排列的太赫兹调控器件；每一个所述太赫兹调控器件包括三层超构表面及两层介质层；所述三层超构表面包括相对设置的的第一超构层和第二超构层，及设置在所述第一超构层与第二超构层之间的天线层；所述第一超构层与天线层之间和天线层与第二超构层之间分别设置有介质层；第一超构层与第二超构层是相互垂直的光栅；若干所述太赫兹调控器件中包含至少一种天线层。6.根据权利要求5所述的一种太赫兹矢量光束生成器，其特征在于，所述天线层包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，
申请(专利权)人：蔚云光电南京有限公司，
类型：发明
国别省市：