基于交错排列金属超表面的异常折射调制器及其工作方法技术

本发明专利技术涉及太赫兹波检测与调控技术领域，尤其涉及一种基于交错排列金属超表面的异常折射调制器及其工作方法，包括：由若干个阵列式排布的超晶胞组成的超表面结构，其中，所述超表面结构中，相邻两个超晶胞以一定的周期横向交错排列，以实现对光场异常折射幅度进行调制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
基于交错排列金属超表面的异常折射调制器及其工作方法


[0001]本专利技术属于太赫兹波检测与调控
，具体涉及一种基于交错排列金属超表面的异常折射调制器及其工作方法。

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]目前，太赫兹是介于微波和红外之间的电磁波。波段定义在0.1～10THz，其在许多领域都有潜在的应用。传统的太赫兹器件受传统材料本身的物理和化学性质限制，较大的尺寸不利于开发小型化太赫兹集成装置，还存在无法对太赫兹光进行波前调控的问题，这严重影响了太赫兹技术发展的进程。
[0004]超材料的出现解决了传统材料的性质限制问题，它是一种新型的人工电磁材料，其厚度可以忽略不计且加工制造简单以及损耗较低等特点，可以实现对电磁参数的有效调控，为研究高度集成化、小型化器件提供了途径，因此超表面在越来越多的领域发挥着重要的作用。
[0005]目前大多数器件结构的相邻超晶胞的排列顺序是固定的，也就是两个相邻超晶胞的异常偏振光相位差为0，此种调控方式单一，不能满足特定频率下对异常折射幅度的调制。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于交错排列金属超表面的异常折射调制器及其工作方法，本专利技术将超表面结构中相邻两个超晶胞以一定的周期横向交错排列，以实现对光场异常折射幅度进行调制。
[0007]根据一些实施例，本专利技术的第一方案提供了一种基于交错排列金属超表面的异常折射调制器，采用如下技术方案：
[0008]基于交错排列金属超表面的异常折射调制器，包括：
[0009]由若干个阵列式排布的超晶胞组成的超表面结构，
[0010]其中，所述超表面结构中，相邻两个超晶胞以一定的周期横向交错排列，以实现对光场异常折射幅度进行调制。
[0011]进一步地技术限定，所述超晶胞包括多个依次排列的超晶胞子单元，所述超晶胞子单元由基底和布设在基底上的金属天线构成。
[0012]进一步地技术限定，所述超晶胞子单元的基底结构为长宽相等的长方体结构。
[0013]进一步地技术限定，所述基底采用硅材料基底。
[0014]进一步地技术限定，所述金属天线为C形金属天线结构。
[0015]进一步地技术限定，所述C形金属天线结构的金属材料为金。
[0016]进一步地技术限定，通过设置每个超晶胞子单元中所述C形金属天线结构的开口
角度的不同以实现异常折射波的相位变化。
[0017]进一步地技术限定，所述超晶胞包括四个超晶胞子单元，通过设计四个超晶胞子单元中C形金属天线结构的开口角度，以实现π的相位变化。
[0018]进一步地技术限定，所述超晶胞包括八个超晶胞子单元，通过设计八个超晶胞子单元中C形金属天线结构的开口角度，以实现2π的相位变化。
[0019]根据一些实施例，本专利技术的第二方案提供了一种基于交错排列金属超表面的异常折射调制器的工作方法，采用如下技术方案：
[0020]基于交错排列金属超表面的异常折射调制器的工作方法，包括：
[0021]选择不同入射频率的入射波，通过第一方案所述的基于交错排列金属超表面的异常折射调制器的基底垂直入射，调制异常折射振幅。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0023]1、本专利技术将相邻两个超晶胞横向交错排列一定的周期，选择不同入射频率的入射波，从该调制器的硅衬基底垂直入射并沿z轴传播，此时改变了异常折射相位差，可以调制异常折射振幅；可实现对异常折射幅度的调制，调制比例为2：1：0，可用于太赫兹的检测与调控。
[0024]2、本专利技术通过设置每个超晶胞子单元中所述C形金属天线结构的开口角度的不同以实现异常折射波的相位变化。
附图说明
[0025]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。
[0026]图1是本专利技术实施例一中一个超晶胞含有8个不同开口角度的C形金属天线示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例一中一个超晶胞子单元的三维图；
[0028]图3是本专利技术实施例一中一个超晶胞子单元的结构示意图；
[0029]图4(a)是本专利技术实施例一中相邻两个超晶胞横向未错开排列示意图；
[0030]图4(b)是本专利技术实施例一中相邻两个超晶胞横向未错开排列的异常折射光场强度；
[0031]图5(a)是本专利技术实施例一中相邻两个超晶胞横向错开排列1/4周期示意图；
[0032]图5(b)是本专利技术实施例一中相邻两个超晶胞横向错开排列1/4周期的异常折射光场强度；
[0033]图6(a)是本专利技术实施例一中相邻两个超晶胞横向错开排列1/2周期示意图；
[0034]图6(b)是本专利技术实施例一中相邻两个超晶胞横向错开排列1/2周期的异常折射光场强度。
具体实施方式
[0035]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0036]应该指出，以下详细说明都是例示性的，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。
[0037]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，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0038]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。
[0039]实施例一
[0040]本实施例提供了一种基于交错排列金属超表面的异常折射调制器，包括：
[0041]由若干个阵列式排布的超晶胞组成的超表面结构，其中，所述超表面结构中，相邻两个超晶胞以一定的周期横向交错排列，以实现对光场异常折射幅度进行调制。
[0042]具体地，将超表面结构中相邻的的超晶胞排列周期进行交错，其中，相邻的两个超晶胞指的是在纵向排列方向上相邻的两个超晶胞。
[0043]如图4(a)、图5(a)、图6(a)所示，两个相邻超晶胞的排列周期横向交错距离依次为0，1/4，1/2个周期。两个超晶胞交错排列时导致异常折射光之间会出现相位差，当两个相邻超晶胞的排列周期横向交错距离依次为0，1/4，1/2个周期时，所对应的相位差依次为0，π/2，π。当两束光的相位差恒定时，根据干涉原理得到干涉光强满足：其中，I1和I2分别表示相邻两个超晶胞的异常折射强度，A为相位差。如果I1＝I2时则干涉光强满足：对于图4(a)、图5(a)、图6(a)中两个的阵列结构，两个超晶胞结构相同时异常折射光强为I1＝I2＝I0，I0为单位光强。当相位差A依次为0，π/2，π时，根据所对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于交错排列金属超表面的异常折射调制器，其特征在于，包括：由若干个阵列式排布的超晶胞组成的超表面结构，其中，所述超表面结构中，相邻两个超晶胞以一定的周期横向交错排列，以实现对光场异常折射幅度进行调制。2.如权利要求1所述的基于交错排列金属超表面的异常折射调制器，其特征在于，所述超晶胞包括多个依次排列的超晶胞子单元，所述超晶胞子单元由基底和布设在基底上的金属天线构成。3.如权利要求2所述的基于交错排列金属超表面的异常折射调制器，其特征在于，所述超晶胞子单元的基底结构为长宽相等的长方体结构。4.如权利要求3所述的基于交错排列金属超表面的异常折射调制器，其特征在于，所述基底采用硅材料基底。5.如权利要求2所述的基于交错排列金属超表面的异常折射调制器，其特征在于，所述金属天线为C形金属天线结构。6.如权利要求5所述的基于交错排列金属超表面的异常折射调制器，其特征在于，所述C形金属天线...

【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：