一种基于全介质超表面的偏振分束器及太赫兹波调制器制造技术

本发明专利技术公开一种基于全介质超表面的偏振分束器及太赫兹波调制器，包括：以周期阵列形式排布的超晶胞；所述超晶胞包括若干个基本单元，所述基本单元包括衬底和设于衬底上的天线，所述天线的尺寸可调，以在特定频率下，入射的x偏振光与y偏振光以相同角度且不同方向进行偏转。实现较高的传输效率、更低的传输损耗。更低的传输损耗。更低的传输损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全介质超表面的偏振分束器及太赫兹波调制器


[0001]本专利技术涉及太赫兹波
，特别是涉及一种基于全介质超表面的偏振分束器及太赫兹波调制器。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]超表面是一种超薄人工微结构组成的超材料，可以对电磁波的振幅、相位以及偏振态实现调制。与传统光学器件相比，具有较小的体积、较高的集成度以及较强的灵活性，使得超表面在光学器件研究中发挥重要的作用。
[0004]太赫兹波在传输过程中会有损耗和空气吸收，在对透射太赫兹波进行调制时，以金属作为超表面材料制成的分束器，由于欧姆损耗造成调制效率低，且不能有效解决传输损耗的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于全介质超表面的偏振分束器及太赫兹波调制器，通过调整硅介质天线的尺寸，分别对入射的x偏振光与y偏振光的振幅和相位进行控制，实现在特定频率下，入射的x偏振光和y偏振光以相同角度且不同方向的偏转。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种基于全介质超表面的偏振分束器，包括：以周期阵列形式排布的超晶胞；所述超晶胞包括若干个基本单元，所述基本单元包括衬底和设于衬底上的天线，所述天线的尺寸可调，以在特定频率下，入射的x偏振光与y偏振光以相同角度且不同方向进行偏转。
[0008]作为可选择的实施方式，所述天线的横向尺寸与纵向尺寸均可调，以对入射的x偏振光与y偏振光的透射振幅和相位进行控制，实现在特定频率下，入射的x偏振光与y偏振光以相同角度且不同方向的偏转。
[0009]作为可选择的实施方式，对x偏振光与y偏振光分别施加不同的相位梯度，以达到2π的相位覆盖。
[0010]作为可选择的实施方式，所述x偏振光的相位梯度间隔均匀，间隔为π/3。
[0011]作为可选择的实施方式，所述y偏振光的相位梯度间隔均匀，间隔为
‑
π/3。
[0012]作为可选择的实施方式，所述超晶胞在x轴和y轴的排布周期分别为930μm和155μm。
[0013]作为可选择的实施方式，所述超晶胞包括六个基本单元。
[0014]作为可选择的实施方式，所述天线为硅介质天线。
[0015]作为可选择的实施方式，所述衬底为PDMS衬底。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种太赫兹波调制器，包括第一方面所述的偏振分束器。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0018]本专利技术提供一种基于全介质超表面的偏振分束器，其可应用于对透射太赫兹波高质量的调制，通过调整硅介质天线的尺寸，分别对入射的x偏振光与y偏振光的振幅和相位进行控制，实现在特定频率下，入射的x偏振光和y偏振光以相同角度且不同方向的偏转，实现较高的传输效率、更低的传输损耗，在成像、检测领域等均具有潜在的应用。
[0019]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0021]图1为本专利技术实施例1提供的超晶胞含有六个不同尺寸天线的三维示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例1提供的基本单元的结构示意图；
[0023]图3(a)
‑
3(d)为本专利技术实施例1提供的在0.8THz频率下x偏振光与y偏振光入射时，单个硅介质天线在x(40
‑
140μm)和y(40
‑
140μm)范围内透射幅度与相位分布示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例1提供的在0.8THz频率下x偏振光与y偏振光入射时，六个基本单元的相位和透射率分布示意图；
[0025]图5为本专利技术实施例1提供的是在0.8THz下以45
°
线偏振光垂直入射时，x偏振电场分布示意图；
[0026]图6为本专利技术实施例1提供的是在0.8THz下以45
°
线偏振光垂直入射时，y偏振电场分布示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明。
[0028]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0029]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0030]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031]实施例1
[0032]如图1所示，本实施例提供一种基于全介质超表面的偏振分束器，包括：以周期阵列形式排布的超晶胞；所述超晶胞包括若干个基本单元，所述基本单元包括衬底和设于衬底上的天线，所述天线的尺寸可调，以使在特定频率下，入射的x偏振光与y偏振光以相同角度且不同方向进行偏转。
[0033]作为可选择的一种实施方式，所述超晶胞在x轴和y轴的排布周期分别为930μm和155μm。
[0034]作为可选择的一种实施方式，一个超晶胞包括六个基本单元。
[0035]作为可选择的一种实施方式，所述天线为硅介质天线，天线设于衬底上方。
[0036]作为可选择的一种实施方式，所述衬底为PDMS衬底。
[0037]如图2所示，所述基本单元的衬底为立方体，其边长度相等，均为P＝155μm，硅介质天线的高度h＝200μm。
[0038]在本实施例中，通过调整天线的横向与纵向尺寸，即调整天线的长度和宽度，分别对入射的x偏振光与y偏振光的透射振幅和相位进行控制，实现入射的x偏振光和y偏振光以相同角度且不同方向的偏转。
[0039]本实施例利用有限元仿真工具进行电磁仿真分析；如图3(a)和图3(b)为0.8THz频率下，x偏振光入射时，硅介质天线不同的横向与纵向尺寸的透射幅度与相位分布；图3(c)和图3(d)为0.8THz频率下，y偏振光入射时，硅介质天线不同的横向与纵向尺寸的透射幅度与相位分布；可以发现，通过改变硅介质天线不同的横向与纵向尺寸，可以实现对入射的x偏振光与y偏振光的透射振幅和相位的控制。
[0040]因此，本实施例选出六组不同尺寸的硅介质天线，具体参数为：1号天线(x本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全介质超表面的偏振分束器，其特征在于，包括：以周期阵列形式排布的超晶胞；所述超晶胞包括若干个基本单元，所述基本单元包括衬底和设于衬底上的天线，所述天线的尺寸可调，以在特定频率下，入射的x偏振光与y偏振光以相同角度且不同方向进行偏转。2.如权利要求1所述的一种基于全介质超表面的偏振分束器，其特征在于，所述天线的横向尺寸与纵向尺寸均可调，以对入射的x偏振光与y偏振光的透射振幅和相位进行控制，实现在特定频率下，入射的x偏振光与y偏振光以相同角度且不同方向的偏转。3.如权利要求1所述的一种基于全介质超表面的偏振分束器，其特征在于，对x偏振光与y偏振光分别施加不同的相位梯度，以达到2π的相位覆盖。4.如权利要求1所述的一种基于全介质超表面的偏振分束器，其特征在于，所述x偏振光的相位梯度...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳伟伟，孙宝平，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：