[發明專利]一種太赫茲空間光調制器、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010517946.0
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111610670B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 胡偉;沈志雄;葛士軍;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;G02F1/1333;G02F1/1337;G02F1/1335;G02F1/137;G02F1/1339
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發明實施例公開了一種太赫茲空間光調制器、制備方法及應用。太赫茲空間光調制器包括相對設置的第一基板、第二基板及液晶層，第一基板和第二基板之間設置有間隔粒子，以支撐液晶層；第一基板靠近液晶層的一側設置有電極層和第一取向層；電極層包括多個陣列排布的叉指電極；第二基板靠近液晶層的一側設置有超構表面層和第二取向層；超構表面層包括多個陣列排布的裂環諧振器；第一取向層和第二取向層的取向方向相同，且取向方向與第二方向相交。本發明實施例的技術方案，可以根據不同的入射偏振方向在透射和反射模式下都能實現空間光調制功能，以解決現有技術中太赫茲空間光調制器功能單一、集成度不高的技術問題。

技術領域

本發明實施例涉及太赫茲光電子技術，尤其涉及一種太赫茲空間光調制器、制備方法及應用。

背景技術

太赫茲波是頻率在0.1THz～10THz(對應波長為30μm～3000μm)之間的電磁波，有其獨特的性質。太赫茲波能穿透非極性和非金屬材料，電離輻射??；此外，許多有機或生物分子在這個波段具有集體振動模式，形成獨特的“太赫茲指紋”。這些特點為太赫茲人體安檢、工業檢查和醫療診斷提供了巨大的機會。太赫茲波的載波頻率遠高于現在商用的射頻波段，因此可能應用于未來的高速無線通信中，解決信息快速膨脹的通信需求。在這些涉及太赫茲通信和成像的應用中，空間光調制器具有不可或缺的作用，可廣泛用于波前的強度、相位的空間調制，實現例如太赫茲波束動態偏轉和聚焦、單像素成像等功能。

傳統的太赫茲空間光調制器可采用數字微鏡陣列加載可見光圖案照射摻雜硅來實現空間光的強度調制，這種方式的缺點是調制深度較小，且有多個器件，需要級聯，體積龐大難以集成；液晶空間光調制器可以實現單一像素內0～2π的全相位調制，集成度較高，但是由于液晶層厚度要滿足太赫茲波段的半波條件，液晶層厚度較大，驅動和響應性能較差，且相鄰像素之間易發生串擾。近年來，把超構材料與具有動態響應的功能材料(如半導體、液晶、石墨烯、相變材料等)集成實現高效動態的空間光調制器已成為研究領域的一大熱點。然而，這類器件通常只能工作在透射或者反射模式下，限制了其實際使用范圍。

發明內容

本發明實施例提供一種太赫茲空間光調制器、制備方法及應用，該太赫茲空間光調制器可以根據不同的入射偏振方向在透射和反射模式下都能實現空間光調制功能，以解決現有技術中太赫茲空間光調制器功能單一、集成度不高的技術問題，在太赫茲通信以及成像等方面有著極大的應用潛力。

第一方面，本發明實施例提供一種太赫茲空間光調制器，包括：

相對設置的第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之間的液晶層，所述第一基板和所述第二基板之間設置有間隔粒子，以支撐所述液晶層；

所述第一基板靠近所述液晶層的一側設置有電極層和第一取向層，所述電極層設置于所述第一基板與所述第一取向層之間；

所述電極層包括多個陣列排布的叉指電極，每個所述叉指電極包括第一電極和第二電極；

所述第一電極包括第一電極端以及與所述第一電極端連接的多個第一支電極，多個所述第一支電極沿第一方向延伸，沿第二方向排列，所述第一電極端沿所述第二方向延伸；

所述第二電極包括第二電極端以及與所述第二電極端連接的多個第二支電極，多個所述第二支電極沿所述第一方向延伸，沿所述第二方向排列，所述第二電極端沿所述第二方向延伸，且所述第一支電極和所述第二支電極沿所述第二方向交替排布；

所述第二基板靠近所述液晶層的一側設置有超構表面層和第二取向層，所述超構表面層設置于所述第二基板與所述第二取向層之間；

所述超構表面層包括多個陣列排布的裂環諧振器，每個所述裂環諧振器包括第一扇環和第二扇環，所述第一扇環和所述第二扇環位于同一圓環內，所述第一扇環和所述第二扇環之間的開口關于所述第一方向對稱，且所述第一扇環的圓心角小于所述第二扇環的圓心角；