【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太赫兹应用，尤其是涉及一种太赫兹电磁诱导透明器件及其使用方法。
技术介绍
1、太赫兹(thz)波是指频率在0.1thz到10thz，对应波长为0.03mm到3mm范围之内的电磁波，因此也被称为亚毫米波。近年来，太赫兹超材料技术得到了迅猛发展，各种基于超材料的太赫兹功能器件层出不穷，如太赫兹滤波器、吸波器、调制器、传感器、偏振器、开关等。特别的，新型人工电磁微结构器件的兴起为太赫兹电磁诱导透明的发展提供了新的思路，通过诸如表面等离子体、超材料等人工电磁微结构能实现太赫兹波段的低损耗器件，从而得到高性能的太赫兹电磁诱导透明(eit)。eit现象最开始研究于原子系统中，是一种量子相消干涉现象，其在非线性光学处理、超快开关、传感器以及光学存储等方面有着巨大的应用价值。然而要在原子系统实现eit所需条件十分苛刻，研究人员在光学系统的一些经典的结构中发现了类似原子系统的eit现象，称之为类电磁诱导透明(eit-like)。经典光学中超材料的类eit效应通过设计单位晶胞并相应定制几何形状，使得能够在射频、太赫兹、近红外和可见光区中的频率下，二者在透明窗口频率处发生相消干涉，出现透明现象。然而超材料结构为固定的结构模型，不易改变，透明窗口只限制在特定频率。为能够动态调节透明窗口，对于超材料结构的设计方法层出不穷。近年来，人们利用超材料和光学活性材料相结合，提出了许多方法来实现eit窗口的动态调谐，例如非线性介质、半导体、液晶和石墨烯。然而，由于活性材料的频率依赖材料特性和时间响应，这些方法的调制深度和速度仍然有限。研究发现石墨烯在
2、一方面，将石墨烯直接设计为eit结构：由单层石墨烯微结构组成的新型太赫兹诱导透明超材料结构,可以通过调节石墨烯中的费米能级来动态地控制透明峰的光谱位置和线形。但这种思路只调谐透明窗口的谐振频率而不改变谐振强度，因此不能实现eit类似物在特定谐振频率下的开关调制而不影响相邻频谱。不仅如此，纳米结构石墨烯谐振器在实践中由于超小特征尺寸不易制造且不方便调谐。另一方面，将单层石墨烯集成到基于金属的共振超材料中。以使用其在太赫兹区域中的等离子体响应来主动调制类eit，从而在很大程度上解决了制造问题，但同时调制率低的问题也随之而来。
3、综上所述，现有工作主要集中在谐振频率的主动调制而不是透明窗谐振强度的调控，不仅如此，这还可能在调制过程中在相邻频谱处引入额外的噪声。一方面太赫兹应用系统的发展对高性能太赫兹电磁诱导透明器件的研制有着迫切的需求；另一方面,目前报道的太赫兹电磁诱导透明器件在插入损耗、灵敏度、调制率等方面还无法满足应用系统的实际需求，因此急需发展低损耗、高灵敏、调制率高且易加工的可调太赫兹电磁诱导透明器件。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种太赫兹电磁诱导透明器件及其使用方法，解决
技术介绍
中太赫兹电磁诱导透明器件的不可调、透过率和调制率低等关键技术问题，同时该器件还具有低损耗、调制率高的太赫兹波调制功能。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种太赫兹电磁诱导透明器件，太赫兹电磁诱导透明器件包括介质衬底层和设置在所述介质衬底层顶部的金属微结构，所述金属微结构所在表面为所述太赫兹电磁诱导透明器件的正面。
3、优选的，所述金属微结构包括在所述介质衬底层上蒸镀金属金获得的周期性排列的谐振子csrr和谐振子rsrr，一组谐振子csrr和谐振子rsrr为一个结构周期，结构周期120-160μm。
4、优选的，所述介质衬底层与所述金属微结构之间集成有石墨烯。
5、优选的，所述石墨烯集成在谐振子csrr裂口所在竖直方向或谐振子csrr与谐振子rsrr间的裂口所在水平方向。
6、优选的，所述介质衬底层的厚度为200-500μm，所述介质衬底层为高电阻硅材料。
7、优选的，所述金属微结构的厚度为150-200nm，所述金属微结构占结构单元的25.5-45.3％。
8、优选的，所述金属微结构为亚波长结构，其周期小于入射光波长。
9、优选的，所述介质衬底层的厚度为500μm，所述金属微结构的厚度为200nm，所述结构周期为140μm。
10、本专利技术提供了一种太赫兹电磁诱导透明器件的使用方法，入射光从正面垂直入射金属微结构表面，通过所述太赫兹电磁诱导透明器件，在0.48thz处出现透明窗口。
11、因此，本专利技术采用上述的一种太赫兹电磁诱导透明器件及其使用方法，具有以下有益效果：
12、(1)该器件巧妙地设计了一种由谐振子csrr与谐振子rsrr组合而成的太赫兹超材料eit结构，基于两种明模式之间的频率失谐和杂化原理，在0.48thz实现了74.3％的eit透射窗口；
13、(2)采用两种新颖的复合方式将单层石墨烯集成到太赫兹金属超材料中来动态调整eit窗口：在不同的石墨烯费米能级下实现了eit透明窗口的开关调制。克服了传统电磁诱导透明器件只对谐振频率的主动调制而不是透明窗谐振强度的调控的缺点；
14、(3)合理设计器件几何结构参数，实现了太赫兹波段金属微结构之间，以及和介质衬介质衬底层之间的局域共振效应，正是这一工作机理的作用，相比于其他太赫兹可调电磁诱导透明器件，该器件显著地提高了透过率(74.3％)及调制率(58.7％-59.4％)；
15、(4)本专利技术提出的金属微结构器件简单新颖，在一片介质顶部镀金蒸镀出金属微结构即可，制备工艺流程简单可靠，材料成本低廉，适合大规模的低成本制作。
16、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：太赫兹电磁诱导透明器件包括介质衬底层和设置在所述介质衬底层顶部的金属微结构，所述金属微结构所在表面为所述太赫兹电磁诱导透明器件的正面。
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述金属微结构包括在所述介质衬底层上蒸镀金属金获得的周期性排列的谐振子CSRR和谐振子RSRR，一组谐振子CSRR和谐振子RSRR为一个结构周期，结构周期120-160μm。
3.根据权利要求2所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述介质衬底层与所述金属微结构之间集成有石墨烯。
4.根据权利要求3所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述石墨烯集成在谐振子CSRR裂口所在竖直方向或谐振子CSRR与谐振子RSRR间的裂口所在水平方向。
5.根据权利要求4所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述介质衬底层的厚度为200-500μm，所述介质衬底层为高电阻硅材料。
6.根据权利要求5所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述金属微结构的厚度为150-2
7.根据权利要求6所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述金属微结构为亚波长结构，其周期小于入射光波长。
8.根据权利要求6所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述介质衬底层的厚度为500μm，所述金属微结构的厚度为200nm，所述结构周期为140μm。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件的使用方法，其特征在于：入射光从正面垂直入射金属微结构表面，通过所述太赫兹电磁诱导透明器件，在0.48THz处出现透明窗口。
...【技术特征摘要】
1.一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：太赫兹电磁诱导透明器件包括介质衬底层和设置在所述介质衬底层顶部的金属微结构，所述金属微结构所在表面为所述太赫兹电磁诱导透明器件的正面。
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述金属微结构包括在所述介质衬底层上蒸镀金属金获得的周期性排列的谐振子csrr和谐振子rsrr，一组谐振子csrr和谐振子rsrr为一个结构周期，结构周期120-160μm。
3.根据权利要求2所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述介质衬底层与所述金属微结构之间集成有石墨烯。
4.根据权利要求3所述的一种太赫兹电磁诱导透明器件，其特征在于：所述石墨烯集成在谐振子csrr裂口所在竖直方向或谐振子csrr与谐振子rsrr间的裂口所在水平方向。
5.根据权利要求4所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙彤，李国明，李建迪，许士通，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：
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