[發明專利]一種基于模式耦合的太赫茲調制器

在審

• 申請號: 201610014800.8
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105676482A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 張雅鑫;喬紳;趙運成;梁士雄;楊梓強
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術領域

該發明屬于電磁功能器件技術領域，同時也屬于包括調制器、濾波器、光導開關等在內的 通信器件領域。

背景技術

太赫茲調制器作為太赫茲無線通信系統的核心器件，成為近年來太赫茲動態器件領域的研 究熱點。太赫茲調制器可通過人工微結構與半導體材料相結合構成，通常是在半導體材料襯底 上光刻一層人工微結構金屬薄膜，在溫度、光照以及電壓激勵條件下實現對太赫茲波的動態控 制。該方案充分利用了人工微結構的頻率響應特性和半導體材料的動態特性，是一種復合型結 構方案。該方案所制備的太赫茲調制器雖然具備使用靈活方便、實現方式簡單等優點，但同時 也存在一些不足之處。首先，目前國內外采用的復合結構中的半導體材料通常為體材料，體材 料會引入較大的寄生參量從而不利于調制速率的提高；其次，復合結構中的人工微結構通常為 寬帶諧振器，Q值較低不利于抑制帶外雜波。最后，目前采用的人工微結構振蕩模式多為LC 振蕩和偶極振蕩，導致器件靈敏度不高調制深度有限。隨著太赫茲無線通信系統的不斷發展， 對調制器速率和效率提出了越來越高的要求，本發明針對這一需求，設計出了一種基于模式耦 合的太赫茲調制器，很好的解決了調制速度與調制深度問題。

發明內容

該發明基于模式耦合人工微結構，改進設計一種具有動態可調電磁感應透射窗的太赫茲調 制器，增大太赫茲波段調制器件的調制速度與調制深度。

本發明詳細技術方案為一種基于模式耦合的太赫茲調制器,該調制器包括:襯底、明模諧振 單元、暗模諧振單元、動態區，其中明模諧振單元、暗模諧振單元、動態區是位于襯底上的平 面結構；明模諧振單元為兩個結構相同、開口相對的“U”形振子；暗模諧振單元為帶開口的 環形結構，該開口朝向其中一個“U”形振子，所述暗模諧振單元設置于明模諧振單元的中心 位置；動態區設置于暗模諧振單元的開口處，通過對動態區域的進行通斷控制，實現對垂直穿 過該器件太赫茲波的動態實時調制。

所述明模諧振單元、暗模諧振單元材料為為金、銀、銅、鋁；所述襯底材料為硅、藍寶石、 石英、砷化鎵、碳化硅。

所述動態區材料為相變材料或超導材料,通過溫度控制該區域的通斷。

所述動態區材料為摻雜硅或摻雜砷化鎵，通過光控制該區域的通斷。

所述動態區材料為HEMT、石墨烯或鐵電材料，通過電控制該區域的通斷。

與其它太赫茲波段動態器件相比，本發明具有以下優點：(1)本發明是人工微結構與動態 半導體材料相結合的新型復合結構，是作為太赫茲空間外部調制器進行工作的，可工作于常溫、 常壓、非真空環境下，易于封裝、方便使用。(2)模式耦合人工微結構利用了電磁誘導透明這 一物理現象進行設計組合，具備豐富的物理意義與實際應用價值。(3)電磁誘導透射窗具有很 高的Q值，因而有很好的頻率選擇特性與靈敏度。(4)利用動態半導體材料對暗模工作模式進 行控制，實現了電磁感應透射窗的大幅度調制。(5)本發明為二維平面結構，相比于立體結構 而言該結構可通過微細加工實現，工藝成熟、易于制備。

附圖說明

圖1為所發明模式耦合太赫茲調制器單元的結構示意圖。

圖2為明模諧振單元與暗模諧振單元設計原理圖。

圖3為所發明模式耦合太赫茲調制器的仿真結果圖。

具體實施方式