[发明专利]亚波长介质柱阵列结构的超材料双功能太赫兹波片

说明书

本发明公开了一种亚波长介质柱阵列结构的超材料双功能太赫兹波片，由纯硅介质基底与介质柱阵列构成，在直径1～12英寸、厚度100～2000μm的高阻硅片上按照超材料结构布图设计、采用光刻技术一次成型制作的介质柱阵列位于长方体纯硅介质基底正上方，沿水平轴向X与垂直轴向Y双方向，介质柱阵列由介质柱阵列最小结构周期单元周期性排布构成，介质柱阵列最小结构周期单元包括两个介质柱，上述二个介质柱中心距离同水平轴向X周期相等。本发明亚波长介质柱阵列结构的超材料双功能太赫兹波片具有设计合理、结构简单、在0.1～10THz频率范围内各单一工作频率下均可同时实现1/4和1/2波片功能、便于应用的特点。

一、技术领域

本发明涉及一种亚波长介质柱阵列结构的超材料双功能太赫兹波片。

二、背景技术

偏振是电磁波的基本属性之一，它是信息传输十分重要的载体。偏振转化器件是指用来调控电磁波偏振的一类器件，它可以将入射电磁波的偏振态转化为另一种偏振态，对于电磁波技术的实际应用具有重要的意义。传统的偏振转化器件主要是基于自然界中的双折射晶体，借由两个正交极化波之间存在的相位延迟来调控电磁波的偏振态。当相位差满足π/2或π时，就能够实现1/4或1/2波片的功能。其中，1/4波片可以实现线偏振态到圆偏振态转化的功能，而1/2波片则可以实现将线偏振态旋转90°的功能。虽然一些天然晶体在太赫兹波段也体现出一定的双折射特性，但往往双折射系数偏低，导致器件整体尺寸偏大，不符合未来器件系统的集成化和小型化的趋势。近些年来，超材料的兴起为太赫兹偏振转化器件的设计开发开辟了一条全新的道路。超材料是指具有亚波长的周期或准周期结构的人工微结构材料。超材料特殊的电磁特性较大程度上取决于超材料的结构，通过合理设计超材料的几何结构，能够灵活地调控电磁波的属性。然而，目前报道的超材料太赫兹偏振转化器件不仅工作频率单一，而且在单一工作频率下仅具有唯一功能，不能满足器件系统多样化和集成化需求。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在0.1～10THz频率范围内各单一工作频率下的亚波长介质柱阵列结构的超材料双功能太赫兹波片。