一种基于复合超表面的动态可调太赫兹波分束器制造技术

本发明专利技术公开一种基于复合超表面的动态可调太赫兹波分束器，包括衬底层、复合材料层、定位标志和透射相位控制结构。复合材料层和定位标志位于衬底层的上表面；透射相位控制结构位于复合材料层的上表面。透射相位控制结构为相位梯度超表面。入射太赫兹波经过本动态可调太赫兹波分束器被分为两束出射太赫兹波；在此过程中，通过外加激励让复合材料层的复合材料条从绝缘态转为高电导状态，以控制出射太赫兹波的波束强度；其中激发为高电导状态的复合材料条的条数与出射太赫兹波的波束强度呈反比。本发明专利技术能将一束太赫兹光分为两束太赫兹波，并能动态调节两束波束的强度和分束比。此外，本发明专利技术还具有工艺简单，调控方式可靠，功能丰富等特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合超表面的动态可调太赫兹波分束器


[0001]本专利技术涉及太赫兹波分束器
，具体涉及一种基于复合超表面的动态可调太赫兹波分束器。

技术介绍

[0002]太赫兹波为频率在0.1
‑
10THz范围内的波段，其在电磁波谱中的位置介于红外光和微波之间，近几十年成为一个热门研究领域。太赫兹波拥有较宽的频率范围、穿透性好以及独特的传播特性，在下一代通信技术、安检、无损探测等领域具有潜在的应用前景。其中，实现太赫兹波的分束是很多应用的基础。
[0003]当前所报道的太赫兹波分束器可通过改变偏振来切换波束的产生，或者通过调节复合材料的响应来实现波束的开关，也有通过调节石墨烯的费米能级来在不同频域下产生不同角度的波束。然而，能调节一束乃至多束波束的强度，并实现分束比的动态可调的太赫兹波分束器还没有报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的是当前太赫兹波分束器不能有效操控太赫兹波波束的强弱和分束比等问题，提供一种基于复合超表面的动态可调太赫兹波分束器。
[0005]为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种基于复合超表面的动态可调太赫兹波分束器，包括衬底层、复合材料层、定位标志和透射相位控制结构；复合材料层和定位标志位于衬底层的上表面；透射相位控制结构位于复合材料层的上表面；复合材料层由多条复合材料条组成，这些复合材料条在衬底层上并行排列；透射相位控制结构由多个透射相位控制单元组成，这些透射相位控制单元在复合材料层的上表面呈矩阵排列；透射相位控制结构的行数与复合材料层的条数相同，每一行透射相位控制单元各设置在一条复合材料条的上方；透射相位控制结构的每一个奇数行上的透射相位控制单元的透射相位以360
°
/m的相位差从小到大呈梯度变化；透射相位控制结构的每一个偶数行上的透射相位控制单元的透射相位以360
°
/m的相位差从大到小呈梯度变化；其中m为每一行透射相位控制单元的个数；入射太赫兹波经过本动态可调太赫兹波分束器被分为两束出射太赫兹波；在此过程中，通过外加激励让复合材料层的复合材料条从绝缘态转为高电导状态，以控制出射太赫兹波的波束强度；其中激发为高电导状态的复合材料条的条数与出射太赫兹波的波束强度呈反比，即：位于奇数行的复合材料条被激发为高电导状态的条数越多，其所对应的第一束出射太赫兹波的波束强度越小；反之，位于奇数行的复合材料条被激发为高电导状态的条数越少，其所对应的第一束出射太赫兹波的波束强度越大；位于偶数行的复合材料条被激发为高电导状态的条数越多，其所对应的第二束出射太赫兹波的波束强度越小；反之，位于偶数行的复合材料条被激发为高电导状态的条数越少，其所对应的第二束出射太赫兹波的波束强度越大。
[0007]与现有技术相比，本专利技术能将一束太赫兹光分为两束太赫兹波，并能动态调节两
束波束的强度和分束比，从而大大提升了波束的调控能力，使得原本的分束器不能重复利用以及不能按需调控强度的缺陷得到解决。此外，本专利技术还具有工艺简单，调控方式可靠，功能丰富等特点。
附图说明
[0008]图1为一种基于复合超表面的动态可调太赫兹波分束器的正视结构图；
[0009]图2为图1中点虚线框处的局部放大结构图；
[0010]图3为一个透射相位控制单元的正视结构图；
[0011]图4为一个透射相位控制单元的侧视结构图；
[0012]图5为本专利技术的应用实例示意图；
[0013]图6的(a)和(b)分别为本专利技术在没有泵浦激光照射时的局部结构示意图和0.8THz电场分布结果图；
[0014]图7的(a)和(b)分别为本专利技术的相位递增C形阵列在受到一定密度的泵浦激光照射时的局部结构示意图和0.8THz电场分布结果图；
[0015]图8的(a)和(b)分别为本专利技术的相位递增C形阵列在受到相比于图7更大密度的泵浦激光照射时的局部结构示意图和0.8THz电场分布结果图；
[0016]图9的(a)和(b)分别为本专利技术的相位递增C形阵列泵浦激光照射时的局部结构示意图和.8THz电场分布结果图；
[0017]图中标记为：1、衬底层；2、复合材料层；3、定位标志；4、透射相位控制单元；5、太赫兹发射器；6、太赫兹接收器；7、分束器；8、激光光源；9、空间光调制器。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本专利技术进一步详细说明。
[0019]一种基于复合超表面的动态可调太赫兹波分束器，如图1和2所示，包括衬底层1、复合材料层2、定位标志3和透射相位控制结构。
[0020]衬底层1为本动态可调太赫兹波分束器的基底，其采用绝缘材料制成。在本实施例中，衬底层1由蓝宝石材料制成。复合材料层2和定位标志3位于衬底层1的上表面。
[0021]由于动态可调太赫兹波分束器在相位调制的过程中，对入射的太赫兹波的偏振方向有要求(用水平H方向偏振的太赫兹光入射，检测竖直V方向出射的偏振光)，因此需要在衬底层1的上表面增设定位标志3来提醒分束器的安装方向。定位标志3由金属材料制成，且最好与透射相位控制单元4的材料一致。定位标志3的形状和位置并不重要。在本实施例中，定位标志3为倒L形的铝涂层，并位于衬底层1的其中一个对角处。
[0022]透射相位控制结构位于复合材料层2的上表面，其由多个透射相位控制单元4组成，这些透射相位控制单元4在复合材料层2的上表面呈矩阵排列。每个透射相位控制单元4采用金属材料制成，其可以为金、银、铜、铝中的任一种。在本实施例中，透射相位控制单元4均采用铝制成。所有透射相位控制单元4的尺寸相同，且每2个相邻(包括横向和纵向相邻)的透射相位控制单元4的距离相等。在本实施例中，透射相位控制结构的行数和列数均为10。透射相位控制结构由两种相位梯度的金属结构组成，两种相位梯度的金属结构以奇偶
行交错排列。透射相位控制结构的每一个奇数行上的透射相位控制单元4的透射相位从小到大呈梯度变化。透射相位控制结构的每一个偶数行上的透射相位控制单元4的透射相位从大到小呈梯度变化。位于同一行的相邻2个透射相位控制单元4的透射相位差为360
°
/m。其中m为每一行透射相位控制单元4的个数。值得注意的是，本专利技术的重点在于保证各行透射相位控制单元4之间的相位差，在此基础上，而各行透射相位控制单元4的参考原点相位可以根据需要进行设定。在本实施例中，各行透射相位控制单元4的参考原点相位为0
°
，透射相位控制结构的每一行为8个透射相位控制单元4，此时相邻2个透射相位控制单元4的透射相位差为360
°
/8＝45
°
。每个奇数行上的透射相位控制单元4的透射相位依次为0
°
、45
°
、90
°
、135
°
、180
°
、225
°
、270...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合超表面的动态可调太赫兹波分束器，其特征是，包括衬底层(1)、复合材料层(2)、定位标志(3)和透射相位控制结构；复合材料层(2)和定位标志(3)位于衬底层(1)的上表面；透射相位控制结构位于复合材料层(2)的上表面；复合材料层(2)由多条复合材料条组成，这些复合材料条在衬底层(1)上并行排列；透射相位控制结构由多个透射相位控制单元(4)组成，这些透射相位控制单元(4)在复合材料层(2)的上表面呈矩阵排列；透射相位控制结构的行数与复合材料层(2)的条数相同，每一行透射相位控制单元(4)各设置在一条复合材料条的上方；透射相位控制结构的每一个奇数行上的透射相位控制单元(4)的透射相位以360
°
/m的相位差从小到大呈梯度变化；透射相位控制结构的每一个偶数行上的透射相位控制单元(4)的透射相位以360
°
/m的相位差从大到小呈梯度变化；其中m为每一行透射相位控制单元(4)的个数；入射太赫兹波经过本动态可调太赫兹波分束器(7)被分为两束出射太赫兹波；在此过程中，通过外加激励让复合材料层(2)的复合材料条从绝缘态转为高电导状态，以控制出射太赫兹波的波束强度；其中激发为高电导状态的复合材料条的条数与出射太赫兹波的波束强度呈反比，即：位于奇数行的复合材料条被激发为高电导状态的条数越多，其所对应的第一束出射太赫兹波的波束强度越小；反之，位于奇数行的复合材料条被激发为高电导状态的条数越少，...

【专利技术属性】
技术研发人员：银珊，曾德辉，黄巍，郭玲，张文涛，熊显名，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：