一种基于制造技术

本发明专利技术提出一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于PB相位的数字化光控编码THz反射阵


[0001]本专利技术涉及电磁波波前调控领域，特别涉及一种基于
PB
相位的数字化光控编码
THz
反射阵
。

技术介绍

[0002]超表面是一种通过在二维平面上周期性排布亚波长尺寸的微结构阵元构成的平面阵列
。
通过对具有不同相位响应的微结构阵元进行编码，实现对电磁波波前的可编程调控
。
通过将人工微结构结合晶体管
、
相变材料等电子元件或可调材料进行设计，利用外部物理刺激调节电子元件或可调材料达到阵元相位调控的目的，使编码超表面实现对波束的动态调控功能
。
[0003]太赫兹波指频率在
0.1
到
10THz
范围的电磁波，由于具有频谱资源丰富
、
大带宽
、
抗干扰等优点，十分利于大容量高速无线通信和超分辨雷达成像的应用
。
对于太赫兹编码反射阵，电控编码调控需要复杂的馈电系统，受到微纳工艺技术水平以及太赫兹波长的限制，具有亚波长尺寸微结构的太赫兹编码反射阵难以制备，并且复杂的馈电系统会引发严重的寄生干扰，通过电控手段对太赫兹编码反射阵的每个阵元进行独立的调控受到了巨大阻碍
。
[0004]二氧化钒
(VO2)
作为一种相变材料，在光
、
热
、
电多种外部驱动下均可实现从介质相到金属相的相变转换，对于生长在不同衬底上的<br/>VO2薄膜，在太赫兹频段的电导率变化范围在3至5个数量级，其相变速率仅为几十飞秒，其在
300K
温度下近似为一种绝缘状态，当温度超过
355K
的相变温度时，
VO2将经历从绝缘状态向金属状态的转变，并伴随着电导率的急剧增加
。
图形化的
VO2结合人工微结构的复合设计可通过控制
VO2的电导率调节微结构在太赫兹波下的谐振模式，从而实现对太赫兹波的调控
。
因此，要解决馈电难题，可以考虑结合二氧化钒的相变特性，利用其光控代替电控实现数字化编码控制
。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种基于
PB
相位的数字化光控编码
THz
反射阵，目的在于设计一种容易制备
、
损耗小
、
带宽大
、
可工作于太赫兹频段的具备波束重构能力的数字化光控编码反射阵
。
[0006]本专利技术解决上述技术问题提供以下技术方案：
[0007]一种基于
PB
相位的数字化光控编码
THz
反射阵，其特征在于，所述反射阵由复合微结构阵元在二维平面周期性排列而成；
[0008]所述复合微结构阵元包括设在衬底上的金属微结构和
VO2
微结构；
[0009]所述金属微结构包括矩形金属结构和金属圆环，所述矩形金属结构设在衬底一端，且所述矩形金属结构上贯穿设有圆孔，所述金属圆环设在衬底一端，且所述金属圆环位于圆孔内；
[0010]所述
VO2
微结构包括嵌套在金属圆环和圆孔内壁之间的左侧
VO2
微结构和右侧
VO2
微结构，所述左侧
VO2
微结构和右侧
VO2
微结构为扇形结构，其大小和形状完全一致，且其在
x
‑
y
平面的对称轴与
x
轴夹角分别为
+45
°
和
‑
45
°
；
[0011]所述反射阵无金属底板
。
[0012]进一步地，所述衬底为石英或者蓝宝石中的一种
。
[0013]进一步地，所述金属微结构中，金属为金
、
银
、
铜或铝中的一种
。
[0014]进一步地，所述相位调制结构为多个调制单元构成的
M*N
型阵列，其中
M
和
N
为正整数；且
M&gt;3
，
N&gt;3。
[0015]所述复合微结构阵元中，金属圆环的半径
、VO2
微结构的方向和大小会影响反射阵的工作频段和效率
。
[0016]所述复合微结构阵元中两个
VO2
区域中仅一区域的
VO2
为金属态时，反射波会发生极化转换，反之，仅另一区域的
VO2
为金属态时，反射波也会发生极化转换，二者转换效率完全相同，相位差
180
°
。
[0017]所述复合微结构置于衬底底部，不仅作为调制结构，还充当反射底板，数字化光控控制端与太赫兹波的收发端分别置于反射阵两侧，避免了控制端与收发端的在空间上布置存在冲突，同时不会影响编码反射阵在阵面上的波束调控行为
。
[0018]所述反射阵基于
digital micromirror device(DMD)
将激光数字化图形投影至指定区域，以光控驱动的方式数字化独立控制每个区域的
VO2
产生相变转换，实现复合微结构阵元对太赫兹波的调控
。
[0019]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0020](1)
本专利技术采用光控的方式避免了电控方式下复杂馈电系统所导致的制备难
、
插损大等问题
。
[0021](2)
本专利技术所设计的复合微结构阵元基于
PB
相位对太赫兹波进行调控，在工作频段内，两种状态下幅值完全相同，相位差始终为
180
°
，能对太赫兹波进行稳定的宽带调控
。
[0022](3)
本专利技术的复合微结构置于衬底底部，不仅作为调制结构，还充当反射底板，数字化光控控制端与太赫兹波的收发端分别置于反射阵两侧，避免了控制端与收发端的在空间上布置存在冲突，同时不会影响编码反射阵在阵面上的波束调控行为
。
[0023](4)
本专利技术借助
DMD
实现激光的数字化投影，使得反射阵具备对太赫兹波的光控可编码调控能力
。
[0024](5)
本专利技术可工作于常温常压的环境下，且制作
、
使用方便，具有很好的应用潜力与前景
。
附图说明
[0025]图1为基于
PB
相位的数字化光控编码
THz
反射阵示意图；
[0026]图2为实施例中器件调制单元立体示意图；
[0027]图3为阵元在不同状态下复合微结构上表面电流分布图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
PB
相位的数字化光控编码
THz
反射阵，其特征在于，所述反射阵由复合微结构阵元在二维平面周期性排列而成；所述复合微结构阵元包括设在衬底
(3)
上的金属微结构
(1)
和
VO2
微结构
(2)
；所述金属微结构
(1)
包括矩形金属结构
(102)
和金属圆环
(101)
，所述矩形金属结构
(102)
设在衬底
(3)
一端，且所述矩形金属结构上贯穿设有圆孔，所述金属圆环
(101)
设在衬底
(3)
一端，且所述金属圆环
(101)
位于圆孔内；所述
VO2
微结构
(2)
包括嵌套在金属圆环
(101)
和圆孔内壁之间的左侧
VO2
微结构
(201)
和右侧
VO2
微结构
(202)
，所述左侧
VO2
微结构
(201)
和右侧
VO2
微结构
(202)
为扇形结构，其大小和形状完全一致，且其在
x
‑
y
平面的对称轴与
x
轴夹角分别为
+45
°
和
‑
45
°
；所述反射阵无金属底板
。2.
根据权利要求1所述的一种基于
PB
相位的数字化光控编码
THz
反射阵，其特征在于，所述衬底
(3)
为石英或蓝宝石中的一种
。3.
根据权利要求1所述的一种基于
PB
相位的数字化光控编码
THz
反射阵，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛宣，曾泓鑫，王诗淇，张雅鑫，杨梓强，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：