[发明专利]一种太赫兹空间光调制器、制备方法及应用

说明书

本发明实施例公开了一种太赫兹空间光调制器、制备方法及应用。太赫兹空间光调制器包括相对设置的第一基板、第二基板及液晶层，第一基板和第二基板之间设置有间隔粒子，以支撑液晶层；第一基板靠近液晶层的一侧设置有电极层和第一取向层；电极层包括多个阵列排布的叉指电极；第二基板靠近液晶层的一侧设置有超构表面层和第二取向层；超构表面层包括多个阵列排布的裂环谐振器；第一取向层和第二取向层的取向方向相同，且取向方向与第二方向相交。本发明实施例的技术方案，可以根据不同的入射偏振方向在透射和反射模式下都能实现空间光调制功能，以解决现有技术中太赫兹空间光调制器功能单一、集成度不高的技术问题。

技术领域

本发明实施例涉及太赫兹光电子技术，尤其涉及一种太赫兹空间光调制器、制备方法及应用。

背景技术

太赫兹波是频率在0.1THz～10THz(对应波长为30μm～3000μm)之间的电磁波，有其独特的性质。太赫兹波能穿透非极性和非金属材料，电离辐射小；此外，许多有机或生物分子在这个波段具有集体振动模式，形成独特的“太赫兹指纹”。这些特点为太赫兹人体安检、工业检查和医疗诊断提供了巨大的机会。太赫兹波的载波频率远高于现在商用的射频波段，因此可能应用于未来的高速无线通信中，解决信息快速膨胀的通信需求。在这些涉及太赫兹通信和成像的应用中，空间光调制器具有不可或缺的作用，可广泛用于波前的强度、相位的空间调制，实现例如太赫兹波束动态偏转和聚焦、单像素成像等功能。

传统的太赫兹空间光调制器可采用数字微镜阵列加载可见光图案照射掺杂硅来实现空间光的强度调制，这种方式的缺点是调制深度较小，且有多个器件，需要级联，体积庞大难以集成；液晶空间光调制器可以实现单一像素内0～2π的全相位调制，集成度较高，但是由于液晶层厚度要满足太赫兹波段的半波条件，液晶层厚度较大，驱动和响应性能较差，且相邻像素之间易发生串扰。近年来，把超构材料与具有动态响应的功能材料(如半导体、液晶、石墨烯、相变材料等)集成实现高效动态的空间光调制器已成为研究领域的一大热点。然而，这类器件通常只能工作在透射或者反射模式下，限制了其实际使用范围。

发明内容

本发明实施例提供一种太赫兹空间光调制器、制备方法及应用，该太赫兹空间光调制器可以根据不同的入射偏振方向在透射和反射模式下都能实现空间光调制功能，以解决现有技术中太赫兹空间光调制器功能单一、集成度不高的技术问题，在太赫兹通信以及成像等方面有着极大的应用潜力。

第一方面，本发明实施例提供一种太赫兹空间光调制器，包括：

相对设置的第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板和所述第二基板之间设置有间隔粒子，以支撑所述液晶层；

所述第一基板靠近所述液晶层的一侧设置有电极层和第一取向层，所述电极层设置于所述第一基板与所述第一取向层之间；

所述电极层包括多个阵列排布的叉指电极，每个所述叉指电极包括第一电极和第二电极；

所述第一电极包括第一电极端以及与所述第一电极端连接的多个第一支电极，多个所述第一支电极沿第一方向延伸，沿第二方向排列，所述第一电极端沿所述第二方向延伸；

所述第二电极包括第二电极端以及与所述第二电极端连接的多个第二支电极，多个所述第二支电极沿所述第一方向延伸，沿所述第二方向排列，所述第二电极端沿所述第二方向延伸，且所述第一支电极和所述第二支电极沿所述第二方向交替排布；

所述第二基板靠近所述液晶层的一侧设置有超构表面层和第二取向层，所述超构表面层设置于所述第二基板与所述第二取向层之间；

所述超构表面层包括多个阵列排布的裂环谐振器，每个所述裂环谐振器包括第一扇环和第二扇环，所述第一扇环和所述第二扇环位于同一圆环内，所述第一扇环和所述第二扇环之间的开口关于所述第一方向对称，且所述第一扇环的圆心角小于所述第二扇环的圆心角；