[發(fā)明專利]一種基于柔性超材料的太赫茲幅度調(diào)制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010146676.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN111367096B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳婷;張雅鑫;施奇武;楊梓強(qiáng);梁士雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/01
• 分類號(hào): G02F1/01;G02B1/00
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發(fā)明公開了一種基于柔性超材料的太赫茲幅度調(diào)制器，屬于電磁功能器件技術(shù)領(lǐng)域。包括柔性基底以及完全沉積在柔性基底之上的單元調(diào)制結(jié)構(gòu)層；所述單元調(diào)制結(jié)構(gòu)層由m個(gè)振幅調(diào)制單元結(jié)構(gòu)以復(fù)制平移的方式依次排列組成，其中m≥1；所述振幅調(diào)制單元結(jié)構(gòu)包括金屬結(jié)構(gòu)和二氧化釩；金屬結(jié)構(gòu)為2根橫桿和1根豎桿組成的“工”字型結(jié)構(gòu)；豎桿為中間設(shè)開口的偶極諧振桿,該開口將豎桿分成上豎桿和下豎桿，上豎桿和下豎桿相互靠近的一端端部均連接有金屬枝節(jié)；所述二氧化釩填充在開口處，以連通上豎桿和下豎桿。本發(fā)明提供的太赫茲幅度調(diào)制器實(shí)現(xiàn)了在任意曲率的曲面上幅度動(dòng)態(tài)調(diào)控，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易制作、調(diào)諧效果好且調(diào)諧功能穩(wěn)定的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁功能器件技術(shù)領(lǐng)域，重點(diǎn)針對(duì)太赫茲波段動(dòng)態(tài)功能器件，尤其是涉及一種基于柔性超材料的太赫茲幅度調(diào)制器。

背景技術(shù)

目前，可調(diào)諧的太赫茲器件不僅是器件研究的熱門方向，也是未來器件研究的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。基于超材料的可調(diào)諧器件的研究，通常基于不同外部條件如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、光激勵(lì)等來改變諧振點(diǎn)的頻率或者幅度。如通過激光來控制光導(dǎo)半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率、或溫度控制超導(dǎo)材料的電阻等設(shè)計(jì)可調(diào)諧的太赫茲調(diào)制器。這與以前要通過改變結(jié)構(gòu)的尺寸來獲得可調(diào)諧相比，更加地節(jié)約成本，不需要多次加工測(cè)試，一個(gè)模板就可以實(shí)現(xiàn)。

按照調(diào)制方式進(jìn)行區(qū)分，太赫茲調(diào)制技術(shù)通常可以分為2種方法：一種為間接調(diào)制，即基于現(xiàn)有微波通信技術(shù)，采用在低頻微波段調(diào)制方式，通過倍頻技術(shù)到太赫茲頻段實(shí)現(xiàn)通信過程；另一種為直接調(diào)制，即在太赫茲源上直接加載調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)太赫茲無線通信。

從目前研究情況來看，普遍認(rèn)為直接調(diào)制能夠充分利用太赫茲波的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高速大容量通信。目前的太赫茲直接調(diào)制器件多采用陣列型結(jié)構(gòu)，采用超材料結(jié)構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波的調(diào)制。陣列基本結(jié)構(gòu)包括了開口諧振環(huán)、“十”字型、“工”字型等基本結(jié)構(gòu)及其變形。其中對(duì)于太赫茲波幅度調(diào)制，“工”字型結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電磁波響應(yīng)模式明顯等優(yōu)良特性。這種結(jié)構(gòu)滿足電控型調(diào)制器的電路需求，應(yīng)用在電控型調(diào)制器中可實(shí)現(xiàn)高速率調(diào)制。但是這種高速率的調(diào)制器，對(duì)電路布線有極高的要求，會(huì)出現(xiàn)大陣列后的線路布線影響到結(jié)構(gòu)調(diào)制效果的問題，從而降低調(diào)制器調(diào)制效果。與此同時(shí)，包括電控型調(diào)制器和其他調(diào)制器，多數(shù)采用石英、藍(lán)寶石、高阻硅或碳化硅等硬質(zhì)基底，成型后，不可彎折，在很多曲面和共型設(shè)備上均無法使用，這在一定程度上限制了調(diào)制器的應(yīng)用。

柔性超材料一直是國(guó)際上的一個(gè)研究熱點(diǎn)，在太赫茲濾波器、吸收器和傳感器中的應(yīng)用研究中獲得了很大的進(jìn)展，為軍事隱身、保密通信等技術(shù)領(lǐng)域做出了巨大的貢獻(xiàn)。柔性超材料被用來構(gòu)建更為復(fù)雜的器件或作為曲面器件的粘附層，應(yīng)用在太赫茲波段極大地拓寬了太赫茲功能器件的應(yīng)用范圍，但是在具體應(yīng)用中由于采用的是電磁損耗原理，其調(diào)制效果差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)存在的不足，為解決現(xiàn)有基于柔性基底的太赫茲調(diào)制器調(diào)制效果不好，尤其是針對(duì)曲面上可調(diào)性弱，穩(wěn)定性不高的問題，本發(fā)明提供了一種基于柔性超材料的太赫茲幅度調(diào)制器，采用柔性材料作為基底，將二氧化釩填充在金屬結(jié)構(gòu)中，制成振幅調(diào)制單元結(jié)構(gòu)陣列排布后沉積在柔性基底之上，實(shí)現(xiàn)了任意曲率的曲面上的幅度調(diào)諧，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易制作、調(diào)制效果好、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于柔性超材料的太赫茲幅度調(diào)制器，包括柔性基底、以及完全沉積在柔性基底之上的單元調(diào)制結(jié)構(gòu)層。

所述單元調(diào)制結(jié)構(gòu)層作為陣列結(jié)構(gòu)，由m個(gè)振幅調(diào)制單元結(jié)構(gòu)以復(fù)制平移的方式依次排列組成,其中m≥1，排列中各振幅調(diào)制單元結(jié)構(gòu)之間留有間距，且間距＞0。

所述振幅調(diào)制單元結(jié)構(gòu)作為電磁諧振結(jié)構(gòu)，包括金屬結(jié)構(gòu)和二氧化釩；所述金屬結(jié)構(gòu)為2根橫桿和1根豎桿組成的“工”字型結(jié)構(gòu),豎桿為中間設(shè)開口的偶極諧振桿,該開口將豎桿分成上豎桿和下豎桿，上豎桿和下豎桿相互靠近的一端端部均連接有金屬枝節(jié)；所述二氧化釩填充在開口處，以連通上豎桿和下豎桿。

進(jìn)一步地，所述m個(gè)振幅單元調(diào)制結(jié)構(gòu)呈矩陣排布。