[发明专利]一种可实现吸波模式和极化转换模式切换的太赫兹变换器

说明书

本发明公开一种可实现吸波模式和极化转换模式切换的太赫兹变换器，由2层石墨烯层、1层金属极化转换超表面层、1层金属反射层和3层介质层组成；其中每层石墨烯层均由电极层以及附着于该电极层上表面的石墨烯超表面层构成；在其中一层石墨烯层的石墨烯超表面层和电极层之间施加偏置电压V1来调节该石墨烯层的费米能级E_F1，同时，在另一层石墨烯层的石墨烯超表面层和电极层之间施加偏置电压V2来调节该石墨烯层的费米能级E_F2；当费米能级E_F1和/或费米能级E_F2的其中一个超过切换阈值时，太赫兹变换器工作在吸波模式；否则，太赫兹变换器工作在极化转换模式。本能够解决单一器件不能同时实现极化转换和功率吸收的问题。

技术领域

本发明涉及太赫兹技术领域，具体涉及一种可实现吸波模式和极化转换模式切换的太赫兹变换器。

背景技术

太赫兹波的吸波器和极化转换器在电磁测量、天线设计、低雷达散射截面设计、THz成像和传感等领域各自发挥着十分重要的应用。基于超表面的新型吸波器和极化转换器因具有重量轻和结构简单等优点而被广泛应用；而石墨烯材料因为具有电导率可调的特性而被应用到超表面吸波器和极化转换器的设计中，实现宽带的特性。但是，目前实现吸波特性和极化转换特性的器件都是分离的器件；亦即一个器件仅能实现吸波特性，或者仅能实现极化转换特性；没有一个器件能够同时实现吸波特性和极化转换特性。

发明内容

本发明所要解决的是现有实现吸波模式和极化转换模式的器件都是分离的器件的问题，亦即一个器件仅能实现吸波模式或仅能实现极化转换模式的问题，提供一种可实现吸波模式和极化转换模式切换的太赫兹变换器。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可实现吸波模式和极化转换模式切换的太赫兹变换器，该太赫兹变换器由2层石墨烯层、1层金属极化转换超表面层、1层金属反射层和3层介质层组成；其中每层石墨烯层均由电极层以及附着于该电极层上表面的石墨烯超表面层构成；金属反射层位于最下层，2层石墨烯层和1层金属极化转换超表面层分别位于金属反射层上方，且2层石墨烯层、1层金属极化转换超表面层和1层金属反射层之间通过介质层相间隔；在其中一层石墨烯层的石墨烯超表面层和电极层之间施加偏置电压V1来调节该石墨烯层的费米能级E_F1，同时，在另一层石墨烯层的石墨烯超表面层和电极层之间施加偏置电压V2来调节该石墨烯层的费米能级E_F2；当费米能级E_F1和/或费米能级E_F2的其中一个超过切换阈值时，太赫兹变换器工作在吸波模式；否则，太赫兹变换器工作在极化转换模式。

上述方案中，金属反射层与其最接近的石墨烯层或金属极化转换超表面层之间的介质层为介质基板。

上述方案中，位于金属极化转换超表面层上方的所有介质层均为泡沫。

上述方案中，石墨烯超表面层通过化学沉淀法附着于电极层的表面上。

上述方案中，石墨烯超表面层的厚度为0.335nm～2nm。

上述方案中，石墨烯超表面层和金属极化转换超表面层均为周期结构，即皆是由单元结构在平面上周期排布组成。

上述方案中，2层石墨烯层的石墨烯超表面层的结构相同。

与现有技术相比，本发明能够在很宽的频带内通过调节石墨烯超表面的费米能级实现极化转换模式和吸波模式的切换，从而填补了当前太赫兹器件技术中的一个空白，解决了单一器件不能同时实现极化转换和功率吸收的问题。

附图说明

图1为一种可实现吸波模式和极化转换模式切换的太赫兹变换器的侧视图。

图2为另一种可实现吸波模式和极化转换模式切换的太赫兹变换器的侧视图。