[实用新型]基于液晶的宽频电场可调负折射率器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种负折射率器件，特别是基于液晶的宽频电场可调负折射率器件。 

背景技术

负折射率材料表现出自然界现存材料不具备的负折射效应，可应用于新型电子信息元器件的设计和制备。然而，普通负折射率材料仅能在某一频段内有效工作，极大的限制了负折射率材料的应用。 

参照图9，文献“Tunable fishnet metamaterials infiltrated by liquid crystals，”Applied Physics Letters，2010，vol.96，p.193103-1-193103-3，”公开了一种基于液晶的金属渔网结构的负折射率材料。这项工作在半导体基板氧化锌(ZnO)92正反两面加工渔网结构的金(Au)薄膜91形成负折射率材料，然后在渔网网孔93中加入液晶。利用液晶改变渔网结构金属薄膜的边缘电场，通过影响负折射率材料的电容赋予负折射率材料工作频率的可调谐性。然而，理论研究表明当液晶介电性能变化时负折射率材料的工作频率调幅(频率移动幅度/中心工作频率)仅为3％，显然无法满足负折射率材料的应用要求。 

发明内容

为了克服现有的负折射率材料工作频段窄的不足，本实用新型提供一种基于液晶的宽频电场可调负折射率器件，通过设计液晶注射腔将液晶注入渔网结构金属片的中间使其成为负折射率器件的基板，从而最大程度调节负折射率器件的电容和工作频段，此外利用液晶有效介电常数受外加偏置电场影响的特点，实现负折射率器件的工作频率随外加偏置电场的动态变化。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于液晶的宽频电场可调负折射率器件，包括覆铜板1，其特点是还包括U型压条2，所述覆铜板1是长方形、单面，有两个，每个覆铜板1四个角有定位孔4，每个覆铜板1一面刻蚀有金属片阵列，金属片阵列由多个、多排渔网结构金属片排列而成，金属片阵列和引线6相连；所述U型压条2外径与长方形的覆铜板1长和宽等大，U型压条2的口部和底部与覆铜板1四个角配合部位有定位孔4，两个覆铜板1相对放置并将U型压条2夹住，形成液晶注射腔3，液晶充满液晶注射腔3，一个覆铜板1上的引线6接直流电源的正极，另一个覆铜板1上的引线6接直流电源的负极。 

所述金属片5是渔网结构。 

所述覆铜板1是聚四氟乙烯纤维板。 

所述U型压条2的厚度是0.30～0.60mm。 

所述液晶为向列型液晶，其双折射率为Δn＝0.15～0.18。 

所述金属片阵列中的渔网尺寸：W＝6.00～10.00mm，L＝10.00～14.00mm，Px＝13.00～16.00mm，Py＝8.00～12.00mm。 

本实用新型的有益效果是：由于在覆铜板与U型压条形成的液晶注射腔位于金属片阵列的中间使液晶成为负折射率器件的基板，从而最大程度改善负折射率器件的工作频率；一个覆铜板上的引线接直流电源的正极，另一个覆铜板上的引线接直流电源的负极，利用液晶介电性能易受电场调控的特性，通过施加电场改变液晶的等效介电常数，实现负折射率器件工作频率的动态可调，最大调节幅度可达1.02GHz，调幅可达10.4％. 

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。 

附图说明

图1是本实用新型基于液晶的电场可调负折射率器件立体示意图。 

图2是图1中覆铜板上有金属片一面的示意图。 

图3是图1中U型压条示意图。 

图4是图2中渔网结构金属片阵列局部放大示意图。 

图5是实施例1所制作的基于液晶的宽频电场可调负折射率器件的微波透射谱随电场变化的图谱。 

图6是实施例1所制作的基于液晶的宽频电场可调负折射率器件的折射率随电场变化图谱。 

图7是实施例2所制作的基于液晶的宽频电场可调折射率器件的微波透射谱随电场变化图谱。 

图8是实施例2所制作的基于液晶的宽频电场可调折射率器件的折射率随电场变化图谱。 

图9是背景技术基于液晶的可调渔网结构负折射率材料示意图。 

图中，1-覆铜板；2-U型压条；3-液晶注射腔；4-定位孔；5-金属片；6-引线；91-金薄膜，92-氧化锌(ZnO)；93-网孔； 

具体实施方式