热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件及其方法技术

本发明专利技术公开了一种热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件及其方法。该器件中包含正面阵列、反面阵列，其中正面阵列由m

【技术实现步骤摘要】
热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件及其方法


[0001]本专利技术涉及太赫兹波
，尤其涉及一种热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件及其方法。

技术介绍

[0002]太赫兹指的是频率为0.1～10THz的电磁波，位于微波和红外波段之间的电磁辐射，具有穿透性、吸水性、高分辨率等诸多优越特性。太赫兹波以其安全性、穿透性、指纹识别性、宽带性和高分辨率等优良特性而在生物识别、天文学、医学成像、无损检测、安全检查、无线通讯、太赫兹成像等领域具有广泛的应用前景，并有可能成为未来第六代移动通信工作频率。然而，已有的太赫兹波传输控制器一般都是静态，其功能无法被实时切换。而且大多数的太赫兹波传输控制器都是单一传输方向调控，不能实现对太赫兹波多传输方向调控，这大大限制了太赫兹器件在实际太赫兹系统中的应用。随着太赫兹无线通信的快速发展和日益复杂的电磁环境对电磁器件和系统的多方位、多业务处理能力和集成化要求越来越高，设计和实现大带宽，简单结构，效率高，便于集成的太赫兹器件依然是一个研究热点，需要进行研究与开发。
[0003]在实际应用中如何实现对太赫兹波的有效调控，一直是该领域应用中的一个难题。为了实现太赫兹波束调控，将人工超材料结合功能材料如相变材料、半导体材料、过渡金属硫化物等通过外加电、磁、热或者光实现器件性能可调控，但是已有的报道都是需要附加额外元器件如光调制器或强磁场装置等，使系统变得十分复杂。为了提升太赫兹器件对太赫兹波调控便利性和实用性，研制结构简单，多方位、调控方便的太赫兹波束控制器就显得十分必要，而且具有广阔的潜在应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件及其方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件，其包括正面阵列、反面阵列和中间二氧化钒层，其中正面阵列由m
×
n个正面子阵列周期排布组成，反面阵列由m
×
n个反面子阵列周期排布组成；每个正面子阵列由L
×
L个矩形硅柱和聚酰亚胺介质层组成，每个反面子阵列由L
×
L个聚酰亚胺介质层和椭圆硅柱组成，正面子阵列和反面子阵列一一对应，以背靠背的形式分别设置于中间二氧化钒层的两侧，形成L
×
L个单元结构，每个单元结构从一侧到另一侧依次由矩形硅柱、聚酰亚胺介质层、中间二氧化钒层、聚酰亚胺介质层和椭圆硅柱复合而成。
[0007]作为上述第一方面的优选，所述器件通过改变工作温度实现太赫兹波双透射与双反射调控功能。
[0008]作为上述第一方面的优选，所述器件的双透射模式工作温度为室温，双反射工作
温度为68℃。
[0009]作为上述第一方面的优选，所述单元结构中，两层聚酰亚胺的尺寸和厚度相同，长宽高均为40μm～50μm。
[0010]作为上述第一方面的优选，所述单元结构中，矩形硅柱的长为30μm～40μm，宽为10μm～15μm，厚度为50μm～80μm。
[0011]作为上述第一方面的优选，所述单元结构中，椭圆硅柱的长轴为10μm～15μm，短轴为5μm～8μm，厚度为90μm～100μm。
[0012]作为上述第一方面的优选，所述单元结构中，中间二氧化钒层的尺寸与两侧的聚酰亚胺尺寸相同，厚度为5～10μm。
[0013]作为上述第一方面的优选，所述m≥1，n≥1。
[0014]作为上述第一方面的优选，所述L≥2。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种如上述第一方面任一所述器件的热控双透射与双反射相结合太赫兹调控方法，其以所述矩形硅柱的顶面作为第一太赫兹波入射端和第一太赫兹波输出端，椭圆硅柱的底面作为第二太赫兹波入射端和第二太赫兹波输出端；
[0016]在工作温度调控为室温下，太赫兹波从第一太赫兹波入射端入射，透射波从第一太赫兹波输出端以涡旋波束出射；太赫兹波从第二太赫兹波入射端入射，透射波从第二太赫兹波输出端以涡旋波束出射；
[0017]在工作温度调控为68℃时，太赫兹波从第一太赫兹波入射端入射，反射波从第二太赫兹波输出端以涡旋波束出去；太赫兹波从第二太赫兹波入射端入射，反射波从第一太赫兹波输出端以涡旋波束出去。
[0018]本专利技术的热控双透射与双反射相结合太赫兹调控及其方法具有结构简单、器件紧凑，制作方便，容易加工与集成等优点，满足太赫兹波系统应用要求。本专利技术能够通过改变工作温度，输入太赫兹波分别以两个方向透射或两个方向反射的涡旋波束输出。
附图说明
[0019]图1(a)是本专利技术实施例中的正面阵列三维示意图；图1(b)是本专利技术实施例中的反面阵列三维示意图。
[0020]图2(a)为本专利技术实施例中的正面子阵列的三维示意图；图2(b)为本专利技术实施例中的反面子阵列的三维示意图。
[0021]图3为本专利技术实施例中的阵列单元的三维结构示意图。
[0022]图4(a)是本专利技术实施例中，室温下频率为2.5THz太赫兹波从太赫兹波入射端一入射，从太赫兹波输出端一输出模式l＝
‑
1的透射涡旋波束效果示意图；
[0023]图4(b)是本专利技术实施例中模式l＝
‑
1的透射涡旋波束生成功能对应的相位分布；图4(c)是本专利技术实施例中模式l＝
‑
1的透射涡旋波束生成功能对应的正面阵列排布。
[0024]图5(a)是本专利技术实施例中，室温下频率为2.7THz太赫兹波从太赫兹波入射端一入射，从太赫兹波输出端一输出模式l＝
‑
1的透射涡旋波束效果示意图；
[0025]图5(b)是本专利技术实施例中模式l＝
‑
1的透射涡旋波束生成功能对应的相位分布；图5(c)是本专利技术实施例中模式l＝
‑
1的透射涡旋波束生成功能对应的正面阵列排布。
[0026]图6(a)是本专利技术实施例中，室温下频率为2.9THz太赫兹波从太赫兹波入射端一入
射，从太赫兹波输出端一输出模式l＝
‑
1的透射涡旋波束效果示意图；
[0027]图6(b)是本专利技术实施例中模式l＝
‑
1的透射涡旋波束生成功能对应的相位分布；图6(c)是本专利技术实施例中模式l＝
‑
1的透射涡旋波束生成功能对应的正面阵列排布。
[0028]图7(a)是本专利技术实施例中，室温下频率为2.5THz太赫兹波从太赫兹波入射端二入射，从太赫兹波输出端二输出模式l＝+1的透射涡旋波束效果示意图；
[0029]图7(b)是本专利技术实施例中模式l＝+1透射涡旋波束生成功能对应的相位分布；图7(c)是本专利技术实施例中模式l＝+1的透射涡旋波束生成功能对应的正面阵列排布。
[0030]图8(a)是本专利技术实施例中，室温下频率为2.7THz太赫兹波从太赫兹波入射端二入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件，其特征在于，包括正面阵列(1)、反面阵列(2)和中间二氧化钒层(3)，其中正面阵列(1)由m
×
n个正面子阵列(11)周期排布组成，反面阵列(2)由m
×
n个反面子阵列(12)周期排布组成；每个正面子阵列(11)由L
×
L个矩形硅柱(10)和聚酰亚胺介质层(9)组成，每个反面子阵列(12)由L
×
L个聚酰亚胺介质层(9)和椭圆硅柱(8)组成，正面子阵列(11)和反面子阵列(12)一一对应，以背靠背的形式分别设置于中间二氧化钒层(3)的两侧，形成L
×
L个单元结构，每个单元结构从一侧到另一侧依次由矩形硅柱(10)、聚酰亚胺介质层(9)、中间二氧化钒层(3)、聚酰亚胺介质层(9)和椭圆硅柱(8)复合而成。2.如权利要求1所述的热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件，其特征在于，所述器件通过改变工作温度实现太赫兹波双透射与双反射调控功能。3.如权利要求1所述的热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件，其特征在于，所述器件的双透射模式工作温度为室温，双反射工作温度为68℃。4.如权利要求1所述的热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件，其特征在于，所述单元结构中，两层聚酰亚胺(9)的尺寸和厚度相同，长宽高均为40μm～50μm。5.如权利要求1所述的热控双透射与双反射相结合太赫兹调控器件，其特征在于，所述单元结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑萍，李九生，郭风雷，
申请(专利权)人：新疆理工学院，
类型：发明
国别省市：