[发明专利]双光栅可调谐太赫兹开关

说明书

本发明公开了一种双光栅可调谐太赫兹开关，它包括基底层、二氧化硅层、金属电极端、垂直金属条、水平石墨烯光栅、偏置电压、信号输入端、信号输出端，当太赫兹波从信号输入端输入时，通过调节偏置电压，实现对太赫兹开关特性的控制，当偏置电压由0.5eV增加到1.5eV时，太赫兹器件的透射率由99.5%降低到17.5%以下，实现了可调谐太赫兹开关的打开与关闭性能。本发明具有结构紧凑，可通过偏置电压对太赫兹开关性能行进控制，制造简单，操控方法灵活易实现等优点。

技术领域

本发明涉及可调谐太赫兹开关，尤其涉及一种双光栅可调谐太赫兹开关。

背景技术

长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。但随着太赫兹波辐射源与检测手段的突飞猛进，促使太赫兹相关功能器件的应用悄然兴起，因此太赫兹技术和太赫兹器件研究逐渐成为世界各国研究热点。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展的重要基础，更是科技发展的重大挑战和创新。但太赫兹技术的广泛应用离不开满足不同应用领域要求的实用化功能器件的支撑。在太赫兹通信、医疗、成像、检测、安保等众多应用中，对太赫兹功分器、太赫兹波导、偏振器、开关、偏振旋转器、滤波器等功能器件均有迫切需求。

太赫兹波开关是重要的太赫兹波功能器件，一直以来太赫兹波器件是国内外研究的热点和难点。然而现有的太赫兹波器件大都存在着高损耗、结构复杂、工艺复杂等诸多缺点，所以研究结构简单、高效切换、成本低的太赫兹波功能器件具有意义重大。

发明内容

本发明为了克服现有技术不足，提供一种结构简单、易于制造、高效切换和成本低的太赫兹开关器件。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种双光栅可调谐太赫兹开关包括基底层、二氧化硅层、金属电极端、垂直金属条、水平石墨烯光栅、偏置电压、信号输入端、信号输出端；基底层为绝缘硅层，基底层的上层为二氧化硅层，金属电极端位于二氧化硅层的左右两端，二氧化硅层的上层铺有周期等间距排列的垂直金属条、周期等间距排列的水平石墨烯光栅，垂直金属条与水平石墨烯光栅相互交叉周期性排列，信号输入端位于金属条层上方，信号输出端位于基底层的下方，偏置电压的两级分别接在金属电极端与基底层，当太赫兹波从信号输入端输入时，依次经过金属条与水平石墨烯光栅层、二氧化硅层、基底层由信号输出端输出信号，通过调节偏置电压，改变超材料的透射率，实现对太赫兹开关特性的控制，当偏置电压由0.5eV增加到1.5eV时，太赫兹器件的透射率由99.5%降低到17.5%以下，实现了可调谐太赫兹开关的打开与关闭性能。本发明具有结构紧凑，可通过偏置电压对太赫兹开关性能行进控制，制造简单，具有较高的消光比，操控方法灵活易实现等优点。

所述的基底层的材料为绝缘硅，长度为245~255μm，宽度为275~285μm，厚度为24~26μm。所述的二氧化硅层的长度为 245~255μm，宽度为275~285μm，厚度为12~14nm。所述的金属电极端的材料为铜，总长度为245~255μm，宽度为14~18μm，厚度为17~19μm。所述的垂直金属条材料为Au，光栅的长度为35~45μm，宽度为8~12μm，厚度为0.32~0.36nm。所述的水平石墨烯光栅的材料为石墨烯，总长度为245~255μm，宽度为5~6μm。

附图说明

图1是双光栅可调谐太赫兹开关的三维结构示意图；

图2是双光栅可调谐太赫兹开关中不同金属条长度对应的透射光谱图；

图3是双光栅可调谐太赫兹开关中不同金属条宽度对应的透射光谱图；

图4是双光栅可调谐太赫兹开关在不同偏置电压下太赫兹开关的透射谱。

具体实施方式