【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太赫兹器件，具体涉及一种全介质超表面复合结构太赫兹调制器，还涉及该全介质超表面复合结构太赫兹调制器的制备方法，以及在太赫兹光控调制中的应用。
技术介绍
1、太赫兹波长范围300μm-3mm之间，为了实现亚波长分辨率成像，成像目标与辐射源的空间距离必须保持波长范围以内。rayko等人首次使用110μm厚硅片实现太赫兹亚波长成像，分辨率达到λ/4，随后的研究发现减少硅片厚度至6μm可以将太赫兹成像的分辨率提升至9μm。但是随着硅片厚度的减薄，太赫兹调制深度急剧下降，导致成像质量下降。
2、申请人实验证明太赫兹调制器的调制深度与成像质量成正相关。因此，研发一种厚度小、高效的太赫兹调制器是推进太赫兹近场成像的关键。
3、随着太赫兹波调制理论深化，调制器的发展逐渐完善，主要方向分为两类，分别是电导率可调谐薄膜材料和基于超表面调制器。在电导率可调谐薄膜材料中，石墨烯带隙可调的特性吸引了科研工作者广泛关注。liu等人利用场效应晶体管方式首次实现单层石墨烯薄膜对太赫兹透过率调制，调制深度为22％。但是单层石墨烯费米能级可调范围有限，导致调制效果不明显。虽然增加石墨烯层数能够增强对太赫兹波的调制，但是会带来插入损耗大的问题。半导体薄膜材料(cdte、ptse2)在光照下生成光生载流子，其浓度能直接影响太赫兹波的透过率，但是目前的半导体薄膜材料激发的载流子浓度有限，太赫兹波的调制深度较低。氧化钒(vo2)薄膜调制不同于上述器件，vo2存在相变现象。相变后的vo2对太赫兹波衰减较大，能够有效调制太赫兹波。chen
4、因此，在不提高系统复杂度的前提下实现高质量太赫兹近场成像，需要探索新型高性能的太赫兹调制器。本专利技术设计一种氧化铟镓锌薄膜/超表面复合结构，提出一种高效的太赫兹调制器用于太赫兹近场成像研究，解决传统太赫兹近场调制器的难题。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的是提供一种全介质超表面复合结构太赫兹调制器，解决现有技术中太赫兹近场调制器调制深度低，插入损耗大的不足。
2、本专利技术的第二目的是提供一种全介质超表面复合结构太赫兹调制器的制备方法，可以实现大规模制备，效率高。
3、本专利技术的第三目的是提供一种太赫兹光控调制系统。
4、本专利技术的第四目的是提供一种太赫兹光控调制方法。
5、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
6、一种全介质超表面复合结构太赫兹调制器，包括全介质超表面结构和氧化铟镓锌膜层，所述氧化铟镓锌膜层覆盖在所述全介质超表面结构上；所述全介质超表面结构包括依次层叠的基底和图形层；所述图形层由周期单元组成。
7、本专利技术中，所述基底为蓝宝石材料或二氧化硅材料。
8、进一步地，所述图形层包括硅材料层、锗材料层或砷化镓材料层中的一种。
9、本专利技术中，所述周期单元是开口谐振环。
10、进一步地，所述开口谐振环为方形开口谐振环或圆形开口谐振环。
11、本专利技术中，所述图形层由周期单元阵列排布而成。
12、一种全介质超表面复合结构太赫兹调制器的制备方法，包括以下步骤：
13、s1、制备全介质超表面结构；所述全介质超表面结构包括依次层叠的基底和图形层；所述图形层由周期单元组成；
14、s2、在所述全介质超表面结构表面上沉积氧化铟镓锌膜层，退火处理，得到全介质超表面复合结构太赫兹调制器。
15、本专利技术中，在所述全介质超表面结构表面上沉积氧化铟镓锌膜层采用磁控溅射方法进行氧化铟镓锌镀膜。
16、本专利技术中，s1具体过程如下：
17、s101、在基底上生长刻蚀材料层，在刻蚀材料层上涂覆光刻胶层，对光刻胶层进行曝光、显影，暴露出刻蚀材料层，得到光刻胶层生成图形的结构；
18、s102、对暴露的刻蚀材料层进行刻蚀，在刻蚀材料层生成图形层，然后去除光刻胶层，得到全介质超表面结构。
19、进一步地，所述基底为蓝宝石材料或二氧化硅材料。
20、进一步地，所述刻蚀材料层为硅材料、锗材料或砷化镓材料。
21、一种太赫兹光控调制系统，包括上述全介质超表面复合结构太赫兹调制器、泵浦光波发生装置和太赫兹检测系统。
22、一种太赫兹光控调制方法，包括以下步骤：
23、s1、在太赫兹检测系统中，不放入任何的样品，测量参考的太赫兹时域波形；
24、s2、在太赫兹检测系统中，放入全介质超表面复合结构太赫兹调制器，测量无泵浦光照射下全介质超表面复合结构的太赫兹时域波形；
25、s3、打开泵浦光波发生装置，让激光产生的均匀准直光照射全介质超表面复合结构太赫兹调制器，测量有泵浦光照射下全介质超表面复合结构的太赫兹时域波形；
26、s4、计算太赫兹调制深度。
27、本专利技术中，所述太赫兹调制深度通过以下公式计算：
28、t0＝fft(es/er)，t1＝fft(ei/er)，
29、太赫兹调制深度＝t0-t1/t0，
30、其中，fft是傅里叶变换；
31、er为参考的太赫兹时域波形；
32、es为无激光照射下全介质超表面复合结构的太赫兹时域波形；
33、ei为有激光照射下全介质超表面复合结构的太赫兹时域波形。
34、本专利技术具有以下有益效果：
35、(1)本专利技术全介质超表面复合结构太赫兹调制器，包括全介质超表面结构和氧化铟镓锌膜层，兼具有电导率可调谐薄膜材料和超表面调制器的优点，调制深度高，插入损耗小，可以满足太赫兹调制器的要求。
36、(2)本专利技术全介质超表面复合结构太赫兹调制器可以实现太赫兹高效调制，一方面能有效降低传统超表面调制器插入损耗高的问题，另一方面解决全介质超表面厚的问题，设计的器件能够有效应用在太赫兹近场成像中，兼顾成像分辨率和成像质量。
37、(3)本专利技术全介质超表面复合结构太赫兹调制器的制备方法，利用深硅刻蚀工艺实现全介质超表面的加工，利用磁控溅射制备超表面结构/氧化铟镓锌薄膜复合结构，加工精度高，可以实现全介质超表面复合结构大规模制备，效率高。
38、(4)本专利技术太赫兹光控本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全介质超表面复合结构太赫兹调制器，其特征在于，包括全介质超表面结构和氧化铟镓锌膜层，所述氧化铟镓锌膜层覆盖在所述全介质超表面结构上；所述全介质超表面结构包括依次层叠的基底和图形层；所述图形层由周期单元组成。
2.根据权利要求1所述全介质超表面复合结构太赫兹调制器，其特征在于，所述基底为蓝宝石材料或二氧化硅材料；所述图形层包括硅材料层、锗材料层或砷化镓材料层中的一种。
3.根据权利要求2所述全介质超表面复合结构太赫兹调制器，其特征在于，所述周期单元是开口谐振环。
4.根据权利要求3所述全介质超表面复合结构太赫兹调制器，其特征在于，所述开口谐振环为方形开口谐振环或圆形开口谐振环；所述图形层由周期单元阵列排布而成。
5.一种全介质超表面复合结构太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述全介质超表面复合结构太赫兹调制器的制备方法，其特征在于，在所述全介质超表面结构表面上沉积氧化铟镓锌膜层采用磁控溅射方法进行氧化铟镓锌镀膜。
7.根据权利要求5或6所述全介质超表面复合结构太赫兹调
8.一种太赫兹光控调制系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述全介质超表面复合结构太赫兹调制器、泵浦光波发生装置和太赫兹检测系统。
9.一种太赫兹光控调制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述太赫兹光控调制方法，其特征在于，所述太赫兹调制深度通过以下公式计算：
...【技术特征摘要】
1.一种全介质超表面复合结构太赫兹调制器，其特征在于，包括全介质超表面结构和氧化铟镓锌膜层，所述氧化铟镓锌膜层覆盖在所述全介质超表面结构上；所述全介质超表面结构包括依次层叠的基底和图形层；所述图形层由周期单元组成。
2.根据权利要求1所述全介质超表面复合结构太赫兹调制器，其特征在于，所述基底为蓝宝石材料或二氧化硅材料；所述图形层包括硅材料层、锗材料层或砷化镓材料层中的一种。
3.根据权利要求2所述全介质超表面复合结构太赫兹调制器，其特征在于，所述周期单元是开口谐振环。
4.根据权利要求3所述全介质超表面复合结构太赫兹调制器，其特征在于，所述开口谐振环为方形开口谐振环或圆形开口谐振环；所述图形层由周期单元阵列排布而成。
5.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：佘荣斌，鲁远甫，李光元，刘文权，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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