[發(fā)明專利]一種太赫茲調(diào)制器和調(diào)制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710607024.7
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN109298547A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈百林;李蒙;郝然;李爾平;朱海霞
• 申請（專利權(quán)）人: 中興光電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 李紅爽;李丹

本申請?zhí)岢鲆环N太赫茲調(diào)制器和調(diào)制方法，包括：波導(dǎo)硅層、石墨烯層、電極和絕緣層；兩層石墨烯層之間設(shè)置絕緣層，每層石墨烯層的外側(cè)設(shè)置波導(dǎo)硅層，每層石墨烯層上設(shè)置電極。由于石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的電子遷移率最高的材料，因此采用石墨烯作為調(diào)制媒質(zhì)可有效提高太赫茲調(diào)制器的調(diào)制速度。采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)并從側(cè)面入射太赫茲波，可以更加有效地增強(qiáng)媒質(zhì)對太赫茲載波的吸收進(jìn)而改善太赫茲調(diào)制器的調(diào)制深度，提高了太赫茲調(diào)制器的調(diào)制速度，本發(fā)明采用無諧振特性的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，故本發(fā)明所提出的太赫茲調(diào)制器具有寬帶工作性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲通信領(lǐng)域，具體涉及一種太赫茲調(diào)制器和調(diào)制方法。

背景技術(shù)

由于太赫茲通信具有頻段資源豐富、帶寬大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在高速無線通信領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。作為太赫茲通信系統(tǒng)核心器件之一，太赫茲調(diào)制器的設(shè)計非常重要。太赫茲調(diào)制器功能是將包含信息的基帶信號調(diào)制到太赫茲載波，其主要參數(shù)有：調(diào)制深度、調(diào)制速度和調(diào)制帶寬。

傳統(tǒng)太赫茲調(diào)制器均為“表面入射結(jié)構(gòu)”，表面入射結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，太赫茲載波以垂直于調(diào)制媒質(zhì)的方向入射，基帶信號加在調(diào)制媒質(zhì)上對太赫茲載波進(jìn)行調(diào)制。根據(jù)是否應(yīng)用諧振結(jié)構(gòu)將傳統(tǒng)太赫茲調(diào)制器分為兩類：(1)非諧振式調(diào)制器，調(diào)制帶寬大但是由于載波與調(diào)制媒質(zhì)作用小而導(dǎo)致調(diào)制深度低；(2)諧振式調(diào)制器，調(diào)制深度高但是由于其諧振特性導(dǎo)致調(diào)制帶寬窄。除此之外，傳統(tǒng)太赫茲調(diào)制器還以硅等其他電子遷移率較低的半導(dǎo)體材料作為調(diào)制媒質(zhì)，導(dǎo)致電子在調(diào)制器中運(yùn)動速度較慢，進(jìn)而導(dǎo)致調(diào)制速度較低，無法滿足實際需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種太赫茲調(diào)制器和調(diào)制方法，解決傳統(tǒng)太赫茲調(diào)制器調(diào)制深度低、調(diào)至帶寬窄和調(diào)制速度低的問題。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種太赫茲調(diào)制器，包括：波導(dǎo)硅層、石墨烯層、電極和絕緣層；

兩層石墨烯層之間設(shè)置絕緣層，每層石墨烯層的外側(cè)設(shè)置波導(dǎo)硅層，每層石墨烯層上設(shè)置電極。

優(yōu)選地，所述絕緣層為三氧化二鋁絕緣層。

優(yōu)選地，所述波導(dǎo)硅層的電阻值大于或者等于10000Ω/cm。

優(yōu)選地，所述電極為鎳電極。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種太赫茲調(diào)制方法，應(yīng)用于上述的太赫茲調(diào)制器，包括：

太赫茲載波以平行于石墨烯層的方向從太赫茲調(diào)制器的側(cè)面入射；

基帶信號通過導(dǎo)線連接加在雙層石墨烯層上的鎳電極，通過施加電壓來改變石墨烯層的化學(xué)勢，進(jìn)而改變石墨烯層的電導(dǎo)率，以使太赫茲載波經(jīng)過太赫茲調(diào)制器在不同電壓下石墨烯層不同的電導(dǎo)率而受到基帶信號的幅度調(diào)制。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明的技術(shù)方案，采用新型二維納米材料——石墨烯作為調(diào)制媒質(zhì)。由于石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的電子遷移率最高的材料，因此采用石墨烯作為調(diào)制媒質(zhì)可有效提高太赫茲調(diào)制器的調(diào)制速度。采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)并從側(cè)面入射太赫茲波，可以更加有效地增強(qiáng)媒質(zhì)對太赫茲載波的吸收進(jìn)而改善太赫茲調(diào)制器的調(diào)制深度，提高了太赫茲調(diào)制器的調(diào)制速度，本發(fā)明采用無諧振特性的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，故本發(fā)明所提出的太赫茲調(diào)制器具有寬帶工作性能。

附圖說明

圖1為相關(guān)技術(shù)的太赫茲帶寬調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的太赫茲帶寬調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的太赫茲調(diào)制器工作原理圖；

圖4為實施例1的THz-TDS測試系統(tǒng)圖。

圖5為實施例1的太赫茲頻譜隨電壓變化曲線圖。