[发明专利]一种基于双层金属微结构及液晶的太赫兹透射式调制器

说明书

本发明公开了一种基于双层金属微结构及液晶的太赫兹透射式调制器。该调制器包括多个调制单元，所述调制单元包括上层介质基板和下层介质基板，所述上层介质基板和所述下层介质基板中间注有液晶层；所述上层介质基板的下表面和所述下层介质基板的上表面分别对应设置有相同的金属谐振单元；在所述金属谐振单元上施加偏转电压。通过在金属谐振单元上施加偏转电压，使得在相应的金属谐振单元覆盖区域下的液晶层形成偏置电场，并在偏置电场的作用下，使该区域下的液晶分子取向发生变化，从而改变该区域下的液晶分子介电常数，进而改变金属谐振单元的谐振频率，进一步增加调制深度同时减小插入损耗。

技术领域

本发明涉及太赫兹波传输控制技术领域，特别是涉及一种基于双层金属微结构及液晶的太赫兹透射式调制器。

背景技术

超材料是一种人为构造的新型结构材料，具有天然材料所不具备的超常电磁特性，为操控电磁波提供了一种新的途径。超材料调制器作为超材料的一个重要应用领域，得到了世界各国研究者的广泛关注。传统的超材料调制器的谐振频率通常为固定值，加工完成后难以更改。近年来，研究人员在频率可调超材料调制器方向进行了大量研究，利用石墨烯，二氧化钒，半导体等材料实现了谐振频率的调节，此外，液晶等具有双折射效应的材料也被应用于频率可调超材料调制器的设计。但目前频率可调超材料调制器存在的主要问题是调制深度较小，插入损耗较大，因此大大限制了该类器件的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较大的调制深度和较小插入损耗的基于双层金属微结构及液晶的太赫兹透射式调制器。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于双层金属微结构及液晶的太赫兹透射式调制器，包括多个调制单元，所述调制单元包括上层介质基板和下层介质基板，

所述上层介质基板和所述下层介质基板中间注有液晶层；

所述上层介质基板的下表面和所述下层介质基板的上表面分别对应设置有相同的金属谐振单元；

在所述金属谐振单元上施加偏转电压。

可选的，所述金属谐振单元为二维亚波长金属贴片形成的金属电极。

可选的，所述二维亚波长金属贴片包括一个方形金属贴片和一个圆形金属贴片；

所述方形金属贴片中间为一个半径为R2的圆孔，

所述圆形金属贴片的半径为R1，且R1R2；

所述圆形金属贴片位于所述方形金属贴片的所述圆孔位置，并在所述圆形金属贴片的外边缘沿轴向均匀设置有多个金属片，通过所述金属片与所述方形金属贴片相连，形成一个整体。

可选的，所述上层介质基板和所述下层介质基板为形状大小相同的长方体结构，并且所述上层介质基板的下表面外边缘和所述下层介质基板的上表面外边缘与所述方形金属贴片的外边缘形状大小相匹配。

可选的，多个所述调制单元在一个平面内排成多行多列；

相邻的所述上层介质基板上的所述金属电极紧密接触；

相邻的所述下层介质基板上的所述金属电极紧密接触。

可选的，所述液晶层采用向列型液晶材料，介电常数变化范围为2.547-3.65。

可选的，所述上层介质基板与所述下层介质基板的外表面边缘采用环氧树脂进行密封。

可选的，所述液晶层的上、下表面分别用聚酰亚胺膜定向。

可选的，所述上层介质基板和所述下层介质基板均采用石英材料。

可选的，所述金属谐振单元采用金属铜材质。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：