一种太赫兹的极化转换单元及极化转换器制造技术

本申请公开了一种太赫兹的极化转换单元及极化转换器，包括依次层叠设置的第一介质基板、金属谐振器层、第二介质基板和金属底板，所述金属谐振器层为正方形，且所述正方形的区域内设有金属图案，所述金属图案关于所述正方形的一对角线对称；金属图案包括由多个金属贴片构成的第一缺口正八边形、第二缺口正八边形、第三缺口正八边形和第四缺口正八边形；第一缺口正八边形与第二缺口正八边形并排连接且缺口都朝向第一方向，所述第三缺口正八边形与所述第四缺口正八边形并排连接且缺口都朝向第二方向，第二方向与第一方向相反。本发明专利技术提供一种双频带的、带宽较宽的一种太赫兹的极化转换单元及极化转换器，具有结构简单、损耗小、便于集成的特点。于集成的特点。于集成的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹的极化转换单元及极化转换器


[0001]本申请涉及电磁波传输调控领域，尤其涉及一种太赫兹的极化转换单元及极化转换器。

技术介绍

[0002]太赫兹波的频率为0.1～10THz，在电磁波谱中处于一个特殊的频段位置，有着许多毫米波和红外波段所不具备的性质，使得太赫兹技术在多方面具有十分重要的研究价值和广阔的应用前景，受到了世界各国政府和科研机构的关注。
[0003]极化是电磁波的基本特性之一。传统的极化转换器主要依赖于具有二向性、双折射、连续折射率或各向异性的天然材料，如光栅、偏振片、天然旋光晶体等，存工作频带窄的缺陷。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种太赫兹的极化转换单元及极化转换器，旨在解决现有的极化转换器频带窄的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提供一种太赫兹的极化转换单元，包括：
[0006]依次层叠设置的第一介质基板、金属谐振器层、第二介质基板和金属底板，所述金属谐振器层为正方形，且所述正方形的区域内设有金属图案，所述金属图案关于所述正方形的一对角线对称；
[0007]所述金属图案至少包括以下金属贴片：第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片、第五金属贴片、第六金属贴片、第七金属贴片、第八金属贴片、第九金属贴片和第十金属贴片；
[0008]所述第二金属贴片的中心位于所述正方形区域的第一边的中点，所述第八金属贴片的中心位于与所述第一边相对的第二边的中点，使得所述第二金属贴片与第一边或第二边共边的极化转换单元的第八金属贴片可构成第一缺口正八边形；
[0009]所述第三金属贴片的中心位于与所述第一边相邻的第三边的中点，所述第七金属贴片的中心位于与所述第三边相对的第四边的中点，使得所述第三金属贴片与第三边或第四边共边的极化转换单元的第七金属贴片可构成第二缺口正八边形；所述第一缺口正八边形与所述第二缺口正八边形并排相连，所述第一缺口正八边形与所述第二缺口正八边形的缺口都朝向第一方向；
[0010]所述第一金属贴片可与相邻的极化转换单元的第四金属贴片、相邻的极化转换单元的第六金属贴片、相邻的极化转换单元的第九金属贴片以及相邻的极化转换单元的第十金属贴片构成第三缺口正八边形；
[0011]所述第五金属贴片可与相邻的极化转换单元的第九金属贴片以及相邻的极化转换单元的第十金属贴片构成第四缺口正八边形，所述第三缺口正八边形与所述第四缺口正八边形并排相连，所述第三缺口正八边形与所述第四缺口正八边形的缺口都朝向第二方
向，所述第一方向与所述第二方向相反。
[0012]作为本申请的一些可选实施例，所述第一缺口正八边形、所述第二缺口正八边形、所述第三缺口正八边形和所述第四缺口正八边形的边长小于所述正方形的边长的三分之一。
[0013]作为本申请的一些可选实施例，所述正方形的边长为100
‑
1000微米。
[0014]作为本申请的一些可选实施例，所述金属贴片的材料为导电金属。
[0015]作为本申请的一些可选实施例，所述金属贴片的厚度为0.2
‑
0.5μm，所述金属贴片的宽度为5
‑
20微米。
[0016]作为本申请的一些可选实施例，所述金属底板的材料为导电金属，所述金属底板的厚度为0.2
‑
0.5微米。
[0017]作为本申请的一些可选实施例，所述第一介质基板的材料为电介质，第一介质基板的厚度为100
‑
1000微米。
[0018]此外，为实现上述目的，本申请还提供一种极化转换器，包括M*N个上述实施例所述极化转换单元，M*N个所述极化转换单元在同一平面内正交式周期排布；其中，M和N均为大于等于20的整数。
[0019]作为本申请的一些可选实施例，M*N个所述极化转换单元所在的平面垂直于太赫兹波入射方向。
[0020]作为本申请的一些可选实施例，相邻的第一缺口正八边形曲折线和第二缺口正八边形曲折线的最小距离为5
‑
20微米，其中，所述第一缺口正八边形曲折线和所述第二缺口正八边形曲折线由所述金属贴片形成。
[0021]与现有技术相比，本申请的有益效果是：
[0022]本申请的太赫兹的极化转换单元包括依次层叠设置的第一介质基板、金属谐振器层、第二介质基板和金属底板，通过金属
‑
介质结构的亚波长单元人工排布实现对电磁波的调制；并且由于所述金属谐振器层的形状为正方形，且所述金属谐振器层设有金属图案，所述金属图案设置所述正方形的区域内，所述金属图案关于所述正方形的一对角线对称，通过对设计太赫兹的极化转换单元横纵数量并进行阵列排布即可实现对电磁波的极化调控，结构简单；所述金属图案包括由多个金属贴片构成的第一缺口正八边形、第二缺口正八边形，第三缺口正八边形和第四缺口正八边形，第一缺口正八边形和第二缺口正八边形的缺口朝向第一方向，第三缺口正八边形和第四缺口正八边形的缺口朝向与第一方向相反的第二方向，入射电磁波由于各向异性的缺口正八边形谐振器在特定频率被激励起谐振，导致极化方向上的电磁波不同分量产生相位差，使合成后反射波极化方向与入射波极化方向垂直；进一步的，由于第一缺口正八边形和第二缺口正八边形并排连接，第三缺口正八边形和第四缺口正八边形并排连接，故第一缺口正八边形和第二缺口正八边形并排连接存在的共边，第三缺口正八边形和第四缺口正八边形存在共边，导致在低频段和高频段分别具有不同的电磁耦合效果，使最终的极化转换器具有双频带特性。
附图说明
[0023]图1为本申请一实施例的太赫兹的极化转换单元的结构三维示意图；
[0024]图2为图1中太赫兹的极化转换单元的中的金属谐振器层的结构示意图；
[0025]图3为图2中各个金属贴片的示意图；
[0026]图4为本申请一实施例的由多个极化转换单元拼接的极化转换器的俯视图；
[0027]图5为本申请一实施例的极化转换器的俯视图；
[0028]图6为本申请一实施例的极化转换器的同极化反射系数与交叉极化反射系数曲线图；
[0029]图7为本申请一实施例的极化转换器的极化转换率仿真结果图；
[0030]图8(a)是x极化波入射时第一谐振点的表面电流分布图，图8(b)是x极化波入射时第二谐振点的表面电流分布图，图8(c)是x极化波入射时第三谐振点的表面电流分布图，图8(d)是x极化波入射时第四谐振点的表面电流分布图，图8(e)是x极化波入射时第五谐振点的表面电流分布图，图8(f)是x极化波入射时第六谐振点的表面电流分布图，图8(g)是x极化波入射时第七谐振点的表面电流分布图；
[0031]图9(a)是x极化波入射时第一谐振点的金属谐振器层的表面电场分布图，图9(b)是x极化波入射时第二谐振点的金属谐振器层的表面电场分布图，图9(c)是x极化波入射时第三谐振点的金属谐振器层的表面电场分布图，图9(d)是x极化波入射时第四谐振点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹的极化转换单元，其特征在于，包括：依次层叠设置的第一介质基板、金属谐振器层、第二介质基板和金属底板，所述金属谐振器层为正方形，且所述正方形的区域内设有金属图案，所述金属图案关于所述正方形的一对角线对称；所述金属图案至少包括用于构成正八边形的以下金属贴片：第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片、第五金属贴片、第六金属贴片、第七金属贴片、第八金属贴片、第九金属贴片和第十金属贴片；所述第二金属贴片的正八边形中心位于所述正方形区域的第一边的中点，所述第八金属贴片的正八边形中心位于与所述第一边相对的第二边的中点，使得所述第二金属贴片与第一边或第二边共边的极化转换单元的第八金属贴片可构成第一缺口正八边形；所述第三金属贴片的中心位于与所述第一边相邻的第三边的中点，所述第七金属贴片的中心位于与所述第三边相对的第四边的中点，使得所述第三金属贴片与第三边或第四边共边的极化转换单元的第七金属贴片可构成第二缺口正八边形；所述第一缺口正八边形与所述第二缺口正八边形并排相连，所述第一缺口正八边形与所述第二缺口正八边形的缺口都朝向第一方向；所述第一金属贴片可与相邻的极化转换单元的第四金属贴片、相邻的极化转换单元的第六金属贴片、相邻的极化转换单元的第九金属贴片以及相邻的极化转换单元的第十金属贴片构成第三缺口正八边形；所述第五金属贴片可与相邻的极化转换单元的第九金属贴片以及相邻的极化转换单元的第十金属贴片构成第四缺口正八边形，所述第三缺口正八边形与所述第四缺口正八边形并排相连，所述第三缺口正八边形与所述第四缺口正八边形的缺口都朝向第二方向，所述第一方向与所述第二方向相反。2.如权利要求1所述的太赫兹的极化转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨沐楠，兰峰，宋天阳，张雅鑫，杨梓强，
申请(专利权)人：四川太赫兹通信有限公司，
类型：发明
国别省市：