[發明專利]一種太赫茲波電控調制器

有效

• 申請號: 201810145037.1
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108287418B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 陸亞林;蔡宏磊;黃秋萍;鄒崇文
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種太赫茲波電控調制器，包括：襯底層和多排金屬微結構陣列；所述金屬微結構陣列包括設置于襯底層表面的導電金屬條和多個金屬框，所述金屬框沿著所述導電金屬條長度方向設置，所述導電金屬條與所述金屬框形成封閉圖案；所述金屬框至少由兩段導熱金屬條組成，所述導熱金屬條通過二氧化釩微粒塊連接。本發明通過外加電流來控制微粒二氧化釩的金屬?絕緣相變，即調控二氧化釩微粒塊的電導率，從而改變金屬微結構的共振頻率，實現對太赫茲波透射強度的高效、快速調控。

技術領域

本發明涉及太赫茲功能器件領域，尤其涉及一種基于金屬-二氧化釩微結構的太赫茲波電控調制器。

背景技術

主動控制電磁波振幅器件是微波、太赫茲、中遠紅外以及光纖通訊等諸多電磁波段中非常重要的器件。太赫茲波段(0.1-10THz)是應用較廣的一種電磁波段，這是由于天然材料對太赫茲波的響應較弱，因此往往采用人工周期結構的超材料來操控太赫茲波。為了實現太赫茲波的主動調控，研究人員把超材料和一些可調控的材料如石墨烯、二氧化釩等結合起來調控太赫茲波。

二氧化釩是一種性能優異的相變材料，其在68℃左右存在著從絕緣態向金屬態的一級相變。對應于太赫茲波譜，是從絕緣態時的高透過率轉變為金屬態的低透過率；并且相變過程可逆，即當溫度從高溫降為低溫時，二氧化釩則會由金屬態轉變為絕緣態。同時，通過電流加熱也能誘導二氧化釩發生相變。

已有的用于調控太赫茲波強度的金屬和二氧化釩復合結構，都是基于金屬微結構和二氧化釩薄膜，因此通過電流對二氧化釩加熱產生相變時，所消耗的功率更大，且調制速度很慢。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種太赫茲波電控調制器，本申請提供的太赫茲波電控調制器可對太赫茲波進行頻率選擇性的振幅調制，且具有較小的功耗與高的調制速度。

有鑒于此，本申請提供了一種太赫茲波電控調制器，包括：

襯底層和多排金屬微結構陣列；

所述金屬微結構陣列包括設置于襯底層表面的導電金屬條和多個金屬框，所述金屬框沿著所述導電金屬條長度方向設置，所述導電金屬條與所述金屬框形成封閉圖案；

所述金屬框至少由兩段導熱金屬條組成，所述導熱金屬條通過二氧化釩微粒塊連接。

優選的，所述金屬框由三段導熱金屬條組成，所述三段導熱金屬條為2條條形金屬條與1條U型金屬條。

優選的，所述封閉圖案為矩形或正方形。

優選的，所述金屬框由三段導熱金屬條組成，所述三段導熱金屬條為2條長短不同的相對設置的條形金屬條與1條U形金屬條。

優選的，所述襯底層的厚度為100μm～1mm，所述金屬微結構陣列的厚度大于等于100nm，所述二氧化釩微粒塊的厚度大于等于90nm。

優選的，所述二氧化釩微粒塊為單晶二氧化釩塊或多晶二氧化釩。

優選的，所述金屬微結構陣列的金屬材料為金、銀或鋁。

優選的，所述襯底層在100Ghz～10THz頻率范圍內為透明物質，所述襯底層的材料為硅或氧化鋁。

優選的，所述金屬微結構陣列均勻設置，所述金屬框均勻設置。

優選的，還包括對所述金屬微結構陣列施加電流的電極、引線、導電線圈與恒流電流源。