[發明專利]一種基于多孔石墨烯透明電極的寬帶可調液晶太赫茲波片

有效

• 申請號: 201410332631.3
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104049426B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 胡偉;王磊;陳鵬;陸延青;徐飛
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G02F1/1343
• 分類號: G02F1/1343;G02F1/1347
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 李媛媛

1.一種基于多孔石墨烯透明電極的寬帶可調液晶太赫茲波片，其特征在于，包括兩片熔融石英基板，其中，入射面的基板內側設置有亞波長金屬線柵，出射面的基板內側設置有多孔石墨烯，兩片熔融石英基板通過框膠結合構成液晶盒；所述多孔石墨烯的層數是2-5層，其表面分布有直徑為微米級的孔洞；液晶盒中的金屬線柵與多孔石墨烯之間夾設有兩層光控取向層，兩層光控取向層中間夾設有液晶材料，液晶材料為太赫茲電控大雙折射率液晶材料；所述液晶盒通過光控取向的方式實現液晶的平行取向，且取向方向與金屬線柵方向成45°。

2.根據權利要求1所述的一種基于多孔石墨烯透明電極的寬帶可調液晶太赫茲波片，其特征在于，所述金屬線柵的周期遠小于入射光的波長，為1-80微米。

3.根據權利要求2所述的一種基于多孔石墨烯透明電極的寬帶可調液晶太赫茲波片，其特征在于，所述金屬線柵的周期優選為1-30μm，線柵的線條寬度為0.5-15μm。

4.根據權利要求1所述的一種基于多孔石墨烯透明電極的寬帶可調液晶太赫茲波片，其特征在于，所述液晶材料在0.5-2.5THz時的雙折射率為0.30。

5.根據權利要求1至4之一所述的一種基于多孔石墨烯透明電極的寬帶可調液晶太赫茲波片，其特征在于，所述液晶盒采用多個層疊結構。

6.一種基于多孔石墨烯透明電極的寬帶可調液晶太赫茲波片的制備方法，其特征在于，由下述步驟實現：

(1)取兩片熔融石英片，分別在石英基板上設置少層多孔石墨烯和亞波長金屬線柵電極，其中，先對少層石墨烯進行紫外臭氧方法處理，其表面會隨即分布直徑為微米級的孔洞，多孔石墨烯通過常規轉移法從銅箔襯底上轉移至石英基板上，金屬線柵電極通過在石英基板上進行光刻及鍍膜工藝實現；

(2)光控取向層為取向在光敏取向劑的薄膜上獲得，在金屬線柵和多孔石墨烯的表面分別涂敷光控取向劑薄膜；

(3)根據所選取液晶材料的折射率參數及目標波片類型計算出所需要的盒厚，對于四分之一波片，盒厚d略大于λ/4Δn，對于二分之一波片，盒厚d略大于λ/2Δn，并選擇膜厚對應盒厚度值的襯墊膜材料；

(4)將其中一片石英基板上放置襯墊膜細條，另一片石英基板與之相對放置，然后使用框膠封裝成液晶盒；再用與金屬線柵成45°夾角的線偏振紫外或藍光，從設置有多孔石墨烯的石英基板這一側垂直入射液晶盒，曝光賦予光控取向劑薄膜分子均勻指向；

(5)將選取的液晶材料注入液晶盒，最終利用液晶的電控雙折射特性，通過電壓調節尋常光與非常光的相位延遲來實現對應不同頻率的波片。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，曝光賦予光控取向劑薄膜分子均勻指向的步驟設置在封裝成液晶盒之前，即在金屬線柵和多孔石墨烯的表面涂敷光控取向劑薄膜之后，先以偏振方向與金屬線柵成45°夾角的線偏振紫外或藍光垂直曝光賦予取向劑分子均勻指向，然后再做成液晶盒。