[发明专利]可切换吸收与滤波的太赫兹控制器及其方法

权利要求书

1.一种可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，其特征在于，它包括N×N个正方形周期单元结构(1)，N为大于0的自然数，N×N个正方形周期单元结构(1)在平面上连续拼接；每个正方形周期单元结构(1)从上往下依次包括复合结构层(2)、介质层(3)和碲化锗层(4)；其中，顶层的复合结构层(2)位于介质层(3)上方，介质层(3)下方为碲化锗层(4)；复合结构层(2)由矩形开口环(5)、矩形竖条(6)、第一碲化锗嵌入条(7)、第二碲化锗嵌入条(8)和第三碲化锗嵌入条(9)组成，其中矩形开口环(5)和矩形竖条(6)均为金属材质，矩形开口环(5)开口朝向矩形竖条(6)，矩形开口环(5)的开口处由所述第一碲化锗嵌入条(7)封闭；矩形开口环(5)与矩形竖条(6)之间通过所述第二碲化锗嵌入条(8)和第三碲化锗嵌入条(9)连接，矩形开口环(5)、第二碲化锗嵌入条(8)、矩形竖条(6)和第三碲化锗嵌入条(9)的外轮廓围合成一个矩形轮廓；通过调控温度改变太赫兹控制器中碲化锗材料的介电常数和电导率，实现太赫兹控制器吸收与滤波的功能切换。

2.如权利要求1所述的可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，其特征在于，所述的矩形开口环(5)的材料为金，厚度为0.2μm～0.5μm；矩形开口环(5)由金属线围成带有开口的矩形，矩形的长度为90μm～110μm，宽度为50μm～70μm，金属线宽为18μm～22μm，所述开口的跨度为46μm～50μm。

3.如权利要求1所述的可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，其特征在于，所述的矩形竖条(6)的长度为90μm～110μm，宽度为18μm～22μm，厚度为0.2μm～0.5μm。

4.如权利要求1所述的可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，其特征在于，所述的第一碲化锗嵌入条(7)的材料为碲化锗，其形状为矩形，长度为46μm～50μm，宽度为18μm～22μm，厚度为0.2μm～0.5μm。

5.如权利要求1所述的可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，其特征在于，所述的第二碲化锗嵌入条(8)的材料为碲化锗，其形状为正方形，长度和宽度均为8μm～12μm，厚度为0.2μm～0.5μm。

6.如权利要求1所述的可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，其特征在于，所述的第三碲化锗嵌入条(9)的材料为碲化锗，其形状为正方形，长度和宽度均为8μm～12μm，厚度为0.2μm～0.5μm。

7.如权利要求1所述的可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，其特征在于，所述的介质层(3)的材料为石英，其形状为正方形，长度和宽度均为110～130μm，厚度为14～18μm。

8.如权利要求1所述的可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，其特征在于，所述的碲化锗层(4)的材料为碲化锗，其形状为正方形，长度和宽度均为110～130μm，厚度为0.8～1.2μm。

9.一种利用如权利要求1～8任一所述太赫兹控制器的可切换吸收与滤波的太赫兹控制方法，其特征在于，通过调控温度改变太赫兹控制器中碲化锗材料的介电常数和电导率，实现太赫兹控制器吸收与滤波的功能切换：

当太赫兹控制器中所有碲化锗材料温度为25℃时，第一碲化锗嵌入条(7)、第二碲化锗嵌入条(8)、第三碲化锗嵌入条(9)与碲化锗层(4)均为非晶态，太赫兹控制器实现三频带带阻滤波功能，3dB带宽分别为0.28THz、0.45THz与0.25THz；

当对碲化锗层(4)加热至250℃其余碲化锗材料温度依然为25℃时，碲化锗层(4)由非晶态转变为晶态，太赫兹控制器实现三频点吸收功能，在0.46THz、0.74THz以及1.27THz频率处的吸收率分别为96.3％、95.7％与99.7％；

当同时对第一碲化锗嵌入条(7)、第二碲化锗嵌入条(8)、第三碲化锗嵌入条(9)与碲化锗层(4)加热至250℃时，第一碲化锗嵌入条(7)、第二碲化锗嵌入条(8)、第三碲化锗嵌入条(9)与碲化锗层(4)均为晶态，太赫兹控制器实现单频点吸收功能，在0.6THz频率处的吸收率为99.2％。