[发明专利]一种高频无线信号发生器

说明书

本发明公开了一种高频无线信号发生器，包括第一基板、第二基板、光控取向层、间隔子以及液晶；第一基板与第二基板相对设置，光控取向层分别设置于第一基板的内表面以及第二基板的内表面，间隔子设置于光控取向层之间，并与第一基板和第二基板共同形成填充空间，液晶收容于填充空间内；其中，光控取向层为经过多步重叠紫外偏振曝光，所形成的具有指向矢在径向连续渐变分布的控制图形的光控取向膜，光控取向薄膜的控制图形用于控制液晶的液晶分子指向矢在径向连续渐变分布。本发明具有宽波段适用、小型化易集成、高效简便、成本低、轻薄化的特点，在太赫兹模式复用通信等方面有极大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及太赫兹光电子技术领域，尤其涉及一种高频无线信号发生器及其制备方法。

背景技术

太赫兹(THz)波是振荡频率为0.1-10THz的电磁波。它是人们最不了解和发展的波段，具有与微波和可见光不同的特性，并含有很大的潜力。THz波相对于x射线具有较低的光子能量，相对于超声波具有较高的成像分辨率，相对于微波具有较高的频率，对许多介电材料具有较强的穿透性。上述特点使得THz 技术在医学体检、遥感、高速无线通信等广泛领域具有吸引力。Bessel光束(贝塞尔光束)是一种典型的非衍射光束，具有方向性好、聚焦深度大、传输损耗低的优点，被广泛应用于光学成像、处理和微粒操控。涡旋光束是波前呈现螺旋相位分布的另一种特殊电磁场。它为光学操控带来了一个新的维度，可以用拓扑荷来量化描述，拓扑荷指的是波在一个波长内的旋转次数。涡旋光束在模分复用通信和大容量并行量子计算等应用中具有显著的优势。上述两种光束的结合有望进一步提升THz光子学的水平。

在过去的几年里，已经开发出了许多用于产生特定THz光束的技术，例如特别设计的相位板、空间光调制器、非均匀双折射晶体和超表面器件。通过这些方法，具体的THz光束包括旋涡、艾里光束、矢量光束和贝塞尔光束已经被证明。然而，目前的技术还存在一些不足之处。它们要么受到设计和制造复杂性的影响，要么缺乏功能可调性和集成能力。因此，迫切需要开发一种高效、可调且易于集成的方法来实现THz特定波束发生器。液晶具有宽频带双折射和优良的电光可调性。最近，THz LC器件的高透明度电极和高质量取向技术都得到了解决。特别是，紫外偏振曝光取向的LCs非常适合于以几何相位方式控制 THz相位波前。同时，基于LC的模式转换器具有以下优点:半波条件(模式转换效率最大化)可以在宽带中进行电调谐；精确、自由地控制局部光轴，实现任意波前操作。

目前产生太赫兹贝塞尔光束的方法主要有聚合物锥透镜、设计有V型天线的超构表面、拼接不同光轴方向的半波片等。这些产生方法的弊端在于器件的大型化、加工困难、效率低等方面，迫切地需要一种高效简便、低成本、轻薄化的器件产生太赫兹贝塞尔光束。

发明内容

本发明目的在于，提供一种高频无线信号发生器及其制备方法，以解决上述所涉及到现有的器件存在大型化、加工困难、效率低等的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种高频无线信号发生器，包括第一基板、第二基板、光控取向层、间隔子以及液晶；所述第一基板与所述第二基板相对设置，所述光控取向层分别设置于所述第一基板的内表面以及所述第二基板的内表面，所述间隔子设置于所述光控取向层之间，并与所述第一基板和所述第二基板共同形成填充空间，所述液晶收容于所述填充空间内；其中，所述光控取向层为经过多步重叠紫外偏振曝光，所形成的具有指向矢在径向连续渐变分布的控制图形的光控取向膜，所述光控取向薄膜的控制图形用于控制所述液晶的液晶分子指向矢在径向连续渐变分布。

在某一个实施例中，所述光控取向层由硫偶氮染料制成。

在某一个实施例中，所述间隔子为400μm厚的聚酯薄膜。

在某一个实施例中，所述第一基板和所述第二基板均为500μm厚的石英。

在某一个实施例中，所述液晶为在0.5-1.5THz范围内，平均双折射0.31的液晶材料NJU-LDn-4。