[發(fā)明專利]可切換吸收與濾波的太赫茲控制器及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110035610.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112886257B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李九生;黎哲文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q15/00
• 分類號(hào): H01Q15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發(fā)明公開(kāi)了一種可切換吸收與濾波的太赫茲控制器及其方法。它包括N×N個(gè)正方形單元結(jié)構(gòu)，N為大于0的自然數(shù)，N×N個(gè)正方形單元結(jié)構(gòu)周期排列在與太赫茲波輸入方向垂直的平面上；每個(gè)單元結(jié)構(gòu)從上往下依次包括金屬層，介質(zhì)層和碲化鍺層；其中，頂層復(fù)合結(jié)構(gòu)層位于介質(zhì)層上方，介質(zhì)層下方為碲化鍺層；復(fù)合結(jié)構(gòu)層由矩形開(kāi)口環(huán)和矩形豎條組成；矩形開(kāi)口環(huán)開(kāi)口處貼有第一碲化鍺嵌入條；矩形開(kāi)口環(huán)與矩形豎條之間貼有第二碲化鍺嵌入條和第二碲化鍺嵌入條。通過(guò)外界施加溫度，改變碲化鍺的介電常數(shù)與電導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)了太赫茲控制器吸收與濾波的功能切換。本發(fā)明的可切換吸收與濾波的太赫茲控制器具有方便調(diào)節(jié)、控制靈活、功能轉(zhuǎn)換等特點(diǎn)，滿足太赫茲波系統(tǒng)的應(yīng)用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲控制器，尤其涉及一種可切換吸收與濾波的太赫茲控制器。

背景技術(shù)

太赫茲波是指頻率從0.1THz到10THz，波長(zhǎng)為3mm到30μm，其頻段介于微波與紅外光之間的電磁波譜區(qū)域。近些年來(lái)，太赫茲頻段下的太赫茲功能器件設(shè)計(jì)得到了科學(xué)界廣泛的研究。多種功能器件已被提出，如吸收器，濾波器，傳感器，偏振控制器等。

在過(guò)去一段時(shí)間里，受限于器件結(jié)構(gòu)固定，人們難以實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲器件的動(dòng)態(tài)調(diào)控。隨著相應(yīng)技術(shù)的產(chǎn)生與突破，研究人員在超表面的設(shè)計(jì)中引入了可調(diào)材料(石墨烯，液晶，相變材料等)，通過(guò)電控，光控以及溫控的方法實(shí)現(xiàn)器件性能的調(diào)控。但是這些設(shè)計(jì)僅是對(duì)單一性能的調(diào)控，基于單個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能的太赫茲器件研究相對(duì)較少。針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，通過(guò)外界施加溫度，改變碲化鍺的介電常數(shù)與電導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)了太赫茲控制器吸收與濾波的功能切換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供可切換吸收與濾波的太赫茲控制器。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種可切換吸收與濾波的太赫茲控制器，它包括N×N個(gè)正方形周期單元結(jié)構(gòu)，N為大于0的自然數(shù)，N×N個(gè)正方形周期單元結(jié)構(gòu)在平面上連續(xù)拼接；每個(gè)正方形周期單元結(jié)構(gòu)從上往下依次包括復(fù)合結(jié)構(gòu)層、介質(zhì)層和碲化鍺層；其中，頂層的復(fù)合結(jié)構(gòu)層位于介質(zhì)層上方，介質(zhì)層下方為碲化鍺層；復(fù)合結(jié)構(gòu)層由矩形開(kāi)口環(huán)、矩形豎條、第一碲化鍺嵌入條、第二碲化鍺嵌入條和第三碲化鍺嵌入條組成，其中矩形開(kāi)口環(huán)和矩形豎條均為金屬材質(zhì)，矩形開(kāi)口環(huán)開(kāi)口朝向矩形豎條，矩形開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口處由所述第一碲化鍺嵌入條封閉；矩形開(kāi)口環(huán)與矩形豎條之間通過(guò)所述第二碲化鍺嵌入條和第三碲化鍺嵌入條連接，矩形開(kāi)口環(huán)、第二碲化鍺嵌入條、矩形豎條和第三碲化鍺嵌入條的外輪廓圍合成一個(gè)矩形輪廓；通過(guò)調(diào)控溫度改變太赫茲控制器中碲化鍺材料的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)太赫茲控制器吸收與濾波的功能切換。

上述方案中的各部件具體參數(shù)可采用如下優(yōu)選方式：

作為優(yōu)選，所述的矩形開(kāi)口環(huán)的材料為金，厚度為0.2μm～0.5μm；矩形開(kāi)口環(huán)由金屬線圍成帶有開(kāi)口的矩形，矩形的長(zhǎng)度為90μm～110μm，寬度為50μm～70μm，金屬線寬為18μm～22μm，所述開(kāi)口的跨度為46μm～50μm。

作為優(yōu)選，所述的矩形豎條的長(zhǎng)度為90μm～110μm，寬度為18μm～22μm，厚度為0.2μm～0.5μm。

作為優(yōu)選，所述的第一碲化鍺嵌入條的材料為碲化鍺，其形狀為矩形，長(zhǎng)度為46μm～50μm，寬度為18μm～22μm，厚度為0.2μm～0.5μm。

作為優(yōu)選，所述的第二碲化鍺嵌入條的材料為碲化鍺，其形狀為正方形，長(zhǎng)度和寬度均為8μm～12μm，厚度為0.2μm～0.5μm。

作為優(yōu)選，所述的第三碲化鍺嵌入條的材料為碲化鍺，其形狀為正方形，長(zhǎng)度和寬度均為8μm～12μm，厚度為0.2μm～0.5μm。

作為優(yōu)選，所述的介質(zhì)層的材料為石英，其形狀為正方形，長(zhǎng)度和寬度均為110～130μm，厚度為14～18μm。