[发明专利]一种太赫兹调制器和调制方法

说明书

本申请提出一种太赫兹调制器和调制方法，包括：波导硅层、石墨烯层、电极和绝缘层；两层石墨烯层之间设置绝缘层，每层石墨烯层的外侧设置波导硅层，每层石墨烯层上设置电极。由于石墨烯是目前发现的电子迁移率最高的材料，因此采用石墨烯作为调制媒质可有效提高太赫兹调制器的调制速度。采用波导结构并从侧面入射太赫兹波，可以更加有效地增强媒质对太赫兹载波的吸收进而改善太赫兹调制器的调制深度，提高了太赫兹调制器的调制速度，本发明采用无谐振特性的波导结构，故本发明所提出的太赫兹调制器具有宽带工作性能。

技术领域

本发明涉及太赫兹通信领域，具体涉及一种太赫兹调制器和调制方法。

背景技术

由于太赫兹通信具有频段资源丰富、带宽大、抗干扰能力强等优点，在高速无线通信领域受到了广泛关注。作为太赫兹通信系统核心器件之一，太赫兹调制器的设计非常重要。太赫兹调制器功能是将包含信息的基带信号调制到太赫兹载波，其主要参数有：调制深度、调制速度和调制带宽。

传统太赫兹调制器均为“表面入射结构”，表面入射结构示意图如图1所示，太赫兹载波以垂直于调制媒质的方向入射，基带信号加在调制媒质上对太赫兹载波进行调制。根据是否应用谐振结构将传统太赫兹调制器分为两类：(1)非谐振式调制器，调制带宽大但是由于载波与调制媒质作用小而导致调制深度低；(2)谐振式调制器，调制深度高但是由于其谐振特性导致调制带宽窄。除此之外，传统太赫兹调制器还以硅等其他电子迁移率较低的半导体材料作为调制媒质，导致电子在调制器中运动速度较慢，进而导致调制速度较低，无法满足实际需求。

发明内容

本发明提供一种太赫兹调制器和调制方法，解决传统太赫兹调制器调制深度低、调至带宽窄和调制速度低的问题。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种太赫兹调制器，包括：波导硅层、石墨烯层、电极和绝缘层；

两层石墨烯层之间设置绝缘层，每层石墨烯层的外侧设置波导硅层，每层石墨烯层上设置电极。

优选地，所述绝缘层为三氧化二铝绝缘层。

优选地，所述波导硅层的电阻值大于或者等于10000Ω/cm。

优选地，所述电极为镍电极。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种太赫兹调制方法，应用于上述的太赫兹调制器，包括：

太赫兹载波以平行于石墨烯层的方向从太赫兹调制器的侧面入射；

基带信号通过导线连接加在双层石墨烯层上的镍电极，通过施加电压来改变石墨烯层的化学势，进而改变石墨烯层的电导率，以使太赫兹载波经过太赫兹调制器在不同电压下石墨烯层不同的电导率而受到基带信号的幅度调制。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明的技术方案，采用新型二维纳米材料——石墨烯作为调制媒质。由于石墨烯是目前发现的电子迁移率最高的材料，因此采用石墨烯作为调制媒质可有效提高太赫兹调制器的调制速度。采用波导结构并从侧面入射太赫兹波，可以更加有效地增强媒质对太赫兹载波的吸收进而改善太赫兹调制器的调制深度，提高了太赫兹调制器的调制速度，本发明采用无谐振特性的波导结构，故本发明所提出的太赫兹调制器具有宽带工作性能。

附图说明

图1为相关技术的太赫兹带宽调制器的结构示意图；

图2为本发明实施例的太赫兹带宽调制器的结构示意图；

图3为本发明实施例的太赫兹调制器工作原理图；

图4为实施例1的THz-TDS测试系统图。

图5为实施例1的太赫兹频谱随电压变化曲线图。