[發(fā)明專利]一種基于超材料的太赫茲二次諧波產生器件

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110200308.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113009746A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 文永正;王陳;周濟
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02F1/37
• 分類號: G02F1/37;G02F1/355
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙靜

1.一種基于超材料的太赫茲二次諧波產生器件，包括超材料，所述超材料由單個諧振單元或多個諧振單元呈陣列形式置于襯底上構成；所述諧振單元由場增強結構和耦合結構兩部分構成；所述耦合結構處于場增強結構的局域磁場或電場增強的位置。

2.根據(jù)權利要求1所述的器件，其特征在于：所述場增強結構的尺寸應小于目標基頻太赫茲波長，為具有亞波長尺寸的幾何體。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的器件，其特征在于：所述場增強結構的組成材料，需滿足超材料諧振對材料的要求，其材料選自下述任意一種：導體金屬、半導體和介質材料。

4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的器件，其特征在于：所述耦合結構是彼此分離并具有一定幾何形狀的結構或連續(xù)的結構；所述耦合結構是獨立于襯底的或是襯底的一部分。

5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的器件，其特征在于：所述耦合結構的組成材料為通過一定方式可產生載流子的材料，其載流子產生方式包括元素摻雜、碰撞電離、光激發(fā)、本征激發(fā)、熱激發(fā)或高能帶電粒子激發(fā)；其材料選自下述任意一種：半導體材料、半金屬材料、二維材料和導體金屬。

6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的器件，其特征在于：所述陣列的排布是規(guī)律的或隨機的。

7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的器件，其特征在于：所述襯底的材料為對太赫茲波損耗較低的材料，包括半導體材料、介質材料或高分子材料。

8.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的器件，其特征在于：所述場增強結構在與基頻太赫茲波諧振時，產生諧振電流或諧振電場，進而引起局域磁場和電場的顯著增強，所述耦合結構處于場增強結構的局域磁場或電場增強的位置，其載流子受磁場力的驅動做非諧振動，進而在室溫下輻射太赫茲二次諧波；通過改變所述場增強結構和耦合結構的幾何參數(shù)，以及二者的相對位置，可以對產生的太赫茲二次諧波特性進行人工按需設計，包括二次諧波的頻率、帶寬、偏振態(tài)、相位和強度等。

9.一種太赫茲二次諧波的產生方法，包括利用權利要求1-8中任一項所述基于超材料的太赫茲二次諧波產生器件。

10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于：通過改變所述器件中超材料的參數(shù)，包括周期大小、諧振單元幾何參數(shù)和襯底介電常數(shù)，可以精確調整目標電磁波的響應頻率，可調范圍覆蓋0.1-30THz。