【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及thz波段金属与石墨烯相结合的光学超材料，尤其是涉及一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐thz吸收器。
技术介绍
1、太赫兹(thz)波(0.1-10thz)位于微波和红外光波之间，具有光子能量低、穿透性强、带宽宽、成像分辨率高等优点，引起了研究人员的极大兴趣。在20世纪80年代中期以前，由于缺乏有效的产生和检测方法，人们对该波段的电磁性质的研究是有限的，因此被称为“太赫兹空隙”，随着超快激光技术和新材料的迅速发展，使太赫兹的产生和探测问题得到了有效的解决，太赫兹科学技术得到了蓬勃的发展，在检测、成像和无线通信等多个应用领域取得了丰硕成果。其中吸收器在太赫兹应用设备中扮演着重要角色，但传统天然材料对太赫兹波的电磁响应较弱，很难实现对太赫兹波的高效吸收。超材料(metamaterials)的出现解决了这一问题。2008年，tao等人提出了第一代太赫兹超材料吸收器，该吸收器在1.3thz时的谐振吸收率高达70％。随后，双波段、多波段和宽带超材料吸收器相继问世，为太赫兹超材料吸收器的发展开辟了广阔的前景。
2、超材料是人工制造的亚波长周期性结构，这里的“亚波长”是指其结构尺寸小于外部光刺激的波长。1999年walser首次提出了超材料，在超材料研究初期，主要是在微波区域实现一些电磁特性，如负折射率和完美透镜等。在第一个位于微波区的完美超材料吸收器被landy等人提出后，用于电磁波吸收的超材料因此备受关注，但是所设计的大多数超材料吸收器只适用于线性偏振波，很少适用于圆偏振波。随着超材料的发展，具有手性特征的超
3、上述提出的手性超材料只能通过调整结构的大小来调节吸收，这降低了实际应用的适用性。为了实现可调谐吸收，一种新型材料石墨烯被引入到了超材料的设计中。石墨烯是由紧密排列的扁平单层碳原子组成的一种二维蜂窝状晶格，于2004年首次通过石墨剥离获得，偏压或光激发石墨烯的电磁特性由自由载流子的drude式电响应以及狄拉克锥的低带和高带之间的带间跃迁决定，通过控制费米能级这两者都是可调的，从而使这种材料制成的电磁结构具有前所未有的可调性。最近，人们报道了不同的基于石墨烯的可调谐超材料。he等人提出了一种石墨烯超材料，并对其在太赫兹区域的电磁诱导透明(eit)窗口的主动调谐进行了数值演示。yuan等人报道了一种全石墨烯介质太赫兹超材料吸收器/反射器，其吸收带宽和吸收率可以通过施加偏置电压调节图案化石墨烯的费米能级来调节。tao等人介绍了一种具有强圆二色性的可调谐双波段太赫兹非对称传输(at)超表面，它可以在太赫兹频段实现双波段at效应，并具有很强的cd效应，在两个波段中偏振波能够被转化为它的交叉偏振波。因此，石墨烯是可调谐器件的良好候选材料，在设计的手性超材料结构上附加上石墨烯层就能够实现具有可调性的自旋选择超材料吸收器，这种具有可调性自旋选择吸收器的研究可能会为手性传感、成像、信息加密和隐藏等新兴太赫兹技术中的各种手性相关应用提供广阔的发展前景。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐thz吸收器，具有制作简单，可调谐，双波段范围，自旋选择吸收效率高，应用场景广泛等优点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐thz吸收器，该可调谐thz吸收器由若干个在xy平面上呈周期性排列的结构单元组成，取所述结构单元的几何中心为o点，过该点的沿水平和竖直方向的两条相互垂直的边为ox轴和oy轴，且垂直于两条边的为oz轴，每个所述结构单元均由下层的金属板、中间衬底层以及附着在所述中间衬底层上的两条石墨烯片和位于上层的l型金属单元组成，所述的双波段自旋选择吸收是指能够在两个频段内分别实现对右旋圆偏振光与左旋圆偏振光的选择性吸收，其中右旋圆偏振光与左旋圆偏振光属于圆偏振光的两种自旋态，所述附着的石墨烯片使得在不改变结构参数的情况下实现了对自旋选择吸收效率的调控。
3、优选的，在所述结构单元的两侧附加有与所述石墨烯片的两端相连的电极。
4、优选的，所述l型金属单元由沿ox轴方向分布的三组金属棒组合构成，三组金属棒组合的长度都不相同，但厚度和宽度都相同；
5、第一组金属棒组合由第一金属棒与第二金属棒组成，第二组金属棒组合由第三金属棒与第四金属棒组成，第三组金属棒组合由第五金属棒与第六金属棒组成；每一组金属棒组合中的金属棒都是相互垂直的，所述第一组金属棒组合与第二组金属棒组合绕oz轴旋转的角度一致，所述第三组金属棒组合与第一、二组金属棒组合绕oz轴旋转的角度不一致；所述l型金属单元的所述第二组金属棒组合中的第四金属棒与第三组金属棒组合中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐THz吸收器，该可调谐THz吸收器由若干个在XY平面上呈周期性排列的结构单元组成，取所述结构单元的几何中心为O点，过该点的沿水平和竖直方向的两条相互垂直的边为OX轴和OY轴，且垂直于两条边的为OZ轴，其特征在于：每个所述结构单元均由下层的金属板(1)、中间衬底层(2)以及附着在所述中间衬底层上的两条石墨烯片(3)和位于上层的L型金属单元(4)组成。
2.根据权利要求1所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐THz吸收器，其特征在于：在所述结构单元的两侧附加有与所述石墨烯片(3)的两端相连的电极(5)。
3.根据权利要求1所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐THz吸收器，其特征在于：所述L型金属单元(4)由沿OX轴方向分布的三组金属棒组合构成，三组金属棒组合的长度都不相同，但厚度和宽度都相同；
4.根据权利要求3所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐THz吸收器，其特征在于：所述夹角θ的调节范围为92°-112°。
5.根据权利要求4所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调
6.根据权利要求3所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐THz吸收器，其特征在于：所述金属板(1)与中间衬底层(2)的长和宽分别为px＝py＝310um，所述金属板(1)的厚度t＝18um，所述中间衬底层(2)的厚度d＝75um，所述L型金属单元(4)的宽度w＝12um，厚度h＝18um；其中，所述第一组金属棒组合中的所述第一金属棒(6)的长度L1＝185um、所述第二金属棒(7)的长度L2＝149um，所述第二组金属棒组合中的所述第三金属棒(8)的长度L3＝155um、所述第四金属棒(9)的长度L4＝157um，所述第三组金属棒组合中的所述第五金属棒(10)的长度L5＝147um、所述第六金属棒(11)的长度L6＝170um，所述第一组金属棒组合和第二组金属棒组合的间距m＝37um，两条所述石墨烯片的宽度wg＝5um，它们之间的间距b＝35um。
7.根据权利要求1所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐THz吸收器，其特征在于：所述中间衬底层(2)为二氧化硅衬底。
8.根据权利要求1所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐THz吸收器，其特征在于：所述L型金属单元(4)与金属板(1)均为金质材质。
9.根据权利要求1所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐THz吸收器，其特征在于：所述结构单元具有手性特征。
...【技术特征摘要】
1.一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐thz吸收器，该可调谐thz吸收器由若干个在xy平面上呈周期性排列的结构单元组成，取所述结构单元的几何中心为o点，过该点的沿水平和竖直方向的两条相互垂直的边为ox轴和oy轴，且垂直于两条边的为oz轴，其特征在于：每个所述结构单元均由下层的金属板(1)、中间衬底层(2)以及附着在所述中间衬底层上的两条石墨烯片(3)和位于上层的l型金属单元(4)组成。
2.根据权利要求1所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐thz吸收器，其特征在于：在所述结构单元的两侧附加有与所述石墨烯片(3)的两端相连的电极(5)。
3.根据权利要求1所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐thz吸收器，其特征在于：所述l型金属单元(4)由沿ox轴方向分布的三组金属棒组合构成，三组金属棒组合的长度都不相同，但厚度和宽度都相同；
4.根据权利要求3所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐thz吸收器，其特征在于：所述夹角θ的调节范围为92°-112°。
5.根据权利要求4所述的一种能够实现双波段自旋选择吸收的可调谐thz吸收器，其特征在于：对圆偏振光的自旋选择吸收率最优的所述夹角θ＝102°。
6.根据权利要求3所述的一种能够实现双波段自旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：王英华，孙鑫悦，刘广强，高旭珍，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：
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