【技术实现步骤摘要】
本公开的实施例属于超表面器件，具体涉及一种基于石墨烯的太赫兹多功能超表面器件。
技术介绍
1、光是人类探索和认知世界的基础，小至基本粒子，大到对遥远星系的探测都离不开对光的精细操控。自由地操纵光束一直是人们渴望实现的目标，通过对光场基本维度(振幅、相位、偏振和频率)的操控，实现光与物质相互作用过程中信息、能量的有效传递和转化。由huygens-fresnel原理可知，操控光束的关键在于对电磁波波阵面进行有效设计。传统光学器件利用光在介质中传播产生的传输相位累积来实现对波阵面的调制，因此其调控能力受限于调控机制和材料特性，体积较为笨重且功能单一，难以满足光电器件的小型化和集成化需求。近年来飞速发展的纳米技术和微纳加工工艺推动了亚波长尺度光学器件的发展。基于亚波长人工微结构的超表面展现出了突破传统器件限制的强大电磁波操控能力，产生了如负折射、逆切伦科夫辐射、亚衍射极限等反常规的物理现象。
2、太赫兹波由于光子能量低、穿透力强、频带范围宽等特点，在宽带无线通信、生物传感、安全检查和光谱成像等领域有巨大应用前景。在太赫兹通信、成像、传感检测等应用领域都需要对太赫兹波幅值与偏振进行调控，传统自然材料由于尺寸限制，对太赫兹波幅值与偏振的调控能力有限，而基于超表面的太赫兹器件设计灵活、体积小、易于集成，已经成为太赫兹波调控器件研究重点之一。但是已报道的大部分器件只能实现单一功能，很难满足现在的实际应用需求。
3、因此，如何解决上述问题成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路>
1、本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于石墨烯的太赫兹多功能超表面器件。
2、本公开的实施例的一个方面，提供一种基于石墨烯的太赫兹多功能超表面器件，包括：
3、所述多功能超表面器件由呈周期性排布的多个超表面单元组成；每个所述超表面单元包括至下而上设置的底层金属反射层、中间介质层和顶层图案层；所述顶层图案层包括金属条和石墨烯薄膜层；
4、其中，当线极化的太赫兹波竖直入射到超表面器件时，改变石墨烯薄膜层中石墨烯的费米能级，使所述石墨烯薄膜层和所述金属条产生电偶极子共振，且所述金属条与所述底层金属反射层产生电偶极子共振，使所述金属条与入射电磁波产生强耦合，实现对入射太赫兹波的高效吸收以及高效的极化转换效果。
5、可选的，所述底层金属反射层的材料包括金，厚度为0.3～0.5μm。
6、可选的，所述中间介质层的材料包括聚酰亚胺(pi)，其厚度为8-12μm。
7、可选的，所述石墨烯薄膜层包括单层石墨烯，其厚度为1nm。
8、可选的，所述石墨烯薄膜层呈l形，其长边和短边尺寸相等；其中，所述石墨烯薄膜层的边长为20μm，宽度为2-4μm。
9、可选的，所述超表面单元周期长度为20μm。
10、可选的，所述金属条的厚度为0.3-0.5μm，长度为13-15μm，宽度为2μm。
11、可选的，所述超表面器件的吸收率表示为a＝1-r-t，其中，r表示反射率，t表示透射率。
12、可选的，所述超表面器件的极化转换率表示为
13、其中，ryy为共极化反射系数，rxy为交叉极化反射系数。
14、本公开的实施例的有益效果，包括：
15、本公开中，借助于石墨烯费米能级的可调特性，通过外加电压，使其费米能级可调控，从而实现同时得到很好的吸收效果与极化转换效果。
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1.一种基于石墨烯的太赫兹多功能超表面器件，其特征在于，所述多功能超表面器件由呈周期性排布的多个超表面单元组成；每个所述超表面单元包括至下而上设置的底层金属反射层、中间介质层和顶层图案层；所述顶层图案层包括金属条和石墨烯薄膜层；
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，
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【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯的太赫兹多功能超表面器件，其特征在于，所述多功能超表面器件由呈周期性排布的多个超表面单元组成；每个所述超表面单元包括至下而上设置的底层金属反射层、中间介质层和顶层图案层；所述顶层图案层包括金属条和石墨烯薄膜层；
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔鸿忠，高鹏，刘海，程德强，陈聪，戴耀威，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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