[发明专利]可切换吸收与滤波的太赫兹控制器及其方法

说明书

本发明公开了一种可切换吸收与滤波的太赫兹控制器及其方法。它包括N×N个正方形单元结构，N为大于0的自然数，N×N个正方形单元结构周期排列在与太赫兹波输入方向垂直的平面上；每个单元结构从上往下依次包括金属层，介质层和碲化锗层；其中，顶层复合结构层位于介质层上方，介质层下方为碲化锗层；复合结构层由矩形开口环和矩形竖条组成；矩形开口环开口处贴有第一碲化锗嵌入条；矩形开口环与矩形竖条之间贴有第二碲化锗嵌入条和第二碲化锗嵌入条。通过外界施加温度，改变碲化锗的介电常数与电导率，实现了太赫兹控制器吸收与滤波的功能切换。本发明的可切换吸收与滤波的太赫兹控制器具有方便调节、控制灵活、功能转换等特点，满足太赫兹波系统的应用要求。

技术领域

本发明涉及太赫兹控制器，尤其涉及一种可切换吸收与滤波的太赫兹控制器。

背景技术

太赫兹波是指频率从0.1THz到10THz，波长为3mm到30μm，其频段介于微波与红外光之间的电磁波谱区域。近些年来，太赫兹频段下的太赫兹功能器件设计得到了科学界广泛的研究。多种功能器件已被提出，如吸收器，滤波器，传感器，偏振控制器等。

在过去一段时间里，受限于器件结构固定，人们难以实现对太赫兹器件的动态调控。随着相应技术的产生与突破，研究人员在超表面的设计中引入了可调材料(石墨烯，液晶，相变材料等)，通过电控，光控以及温控的方法实现器件性能的调控。但是这些设计仅是对单一性能的调控，基于单个基础结构实现多个功能的太赫兹器件研究相对较少。针对上述问题，本发明提出了一种可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，通过外界施加温度，改变碲化锗的介电常数与电导率，实现了太赫兹控制器吸收与滤波的功能切换。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供可切换吸收与滤波的太赫兹控制器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可切换吸收与滤波的太赫兹控制器，它包括N×N个正方形周期单元结构，N为大于0的自然数，N×N个正方形周期单元结构在平面上连续拼接；每个正方形周期单元结构从上往下依次包括复合结构层、介质层和碲化锗层；其中，顶层的复合结构层位于介质层上方，介质层下方为碲化锗层；复合结构层由矩形开口环、矩形竖条、第一碲化锗嵌入条、第二碲化锗嵌入条和第三碲化锗嵌入条组成，其中矩形开口环和矩形竖条均为金属材质，矩形开口环开口朝向矩形竖条，矩形开口环的开口处由所述第一碲化锗嵌入条封闭；矩形开口环与矩形竖条之间通过所述第二碲化锗嵌入条和第三碲化锗嵌入条连接，矩形开口环、第二碲化锗嵌入条、矩形竖条和第三碲化锗嵌入条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。

上述方案中的各部件具体参数可采用如下优选方式：

作为优选，所述的矩形开口环的材料为金，厚度为0.2μm～0.5μm；矩形开口环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。

作为优选，所述的矩形竖条的长度为90μm～110μm，宽度为18μm～22μm，厚度为0.2μm～0.5μm。

作为优选，所述的第一碲化锗嵌入条的材料为碲化锗，其形状为矩形，长度为46μm～50μm，宽度为18μm～22μm，厚度为0.2μm～0.5μm。

作为优选，所述的第二碲化锗嵌入条的材料为碲化锗，其形状为正方形，长度和宽度均为8μm～12μm，厚度为0.2μm～0.5μm。

作为优选，所述的第三碲化锗嵌入条的材料为碲化锗，其形状为正方形，长度和宽度均为8μm～12μm，厚度为0.2μm～0.5μm。

作为优选，所述的介质层的材料为石英，其形状为正方形，长度和宽度均为110～130μm，厚度为14～18μm。