[发明专利]基于可调布儒斯特角效应的光控太赫兹宽带波束调控器

说明书

本发明公开了一种基于可调布儒斯特角效应的光控太赫兹宽带波束调控器，包括器件部件和器件部件前的光学控制系统，所述器件部件包括石英衬底，生长在石英衬底上表面的二氧化钒薄膜，用于加热的铜板和所述的石英衬底与铜板间用于优化热接触的导热硅脂，所述光学控制系统包括用于产生泵浦激光驱动所述二氧化钒薄膜相变的泵浦激光器，用于会聚泵浦激光光束为准平行光束的会聚透镜和用于调制泵浦激光的可切换掩模。本发明还公开了一种制备上述基于可调布儒斯特角效应的光控太赫兹宽带波束调控器的方法以及基于上述基于可调布儒斯特角效应的光控太赫兹宽带波束调控器的光学控制方法。本发明的太赫兹波束调控器件具有工作频带宽、可重构的特点。

技术领域

本发明属于太赫兹波束调控的技术领域，具体涉及一种基于可调布儒斯特角效应的光控太赫兹宽带波束调控器，以及涉及一种以二氧化钒薄膜为调谐单元，通过泵浦激光和可切换掩模对二氧化钒薄膜的电导率进行空间调制，实现太赫兹宽带波束调控的器件的制备和光学控制方法。

背景技术

太赫兹通信因其频谱资源丰富、容量大和保密性强而受到广泛关注。然而，由于太赫兹波束指向性强，且在大气中传播面临着严重的路径损耗，此外，大功率的太赫兹源十分匮乏，太赫兹通信迫切需要开发宽带可调的波束调控技术来弥补信号覆盖不足的问题。在太赫兹频段，漏波天线、机械扫描天线、可编程超表面等多种波束调控器件相继出现，然而受限于其工作原理，上述技术难以同时满足宽频带工作与动态可调的要求。

当两种介质的分界面存在导电薄膜时，布儒斯特角可以通过改变薄膜的电导率来调节，这被称为可调布儒斯特角效应。将相变材料二氧化钒薄膜加工成周期结构，利用温度调控布儒斯特角从而实现反射相位0°和180°之间的切换，已成功实现了宽带太赫兹波束调控。然而，这种调控器件波束偏转角度固定、灵活性差，限制了其在太赫兹通信中的应用。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的缺陷，本发明提出一种基于可调布儒斯特角效应的光控太赫兹宽带波束调控器，可以同时满足宽频带工作与波束偏转角度动态可调的要求，解决了太赫兹波束调控工作带宽窄、灵活性差的问题。同时，提出了基于上述波束调控器的光学控制方法，展示了通过光控实现宽带太赫兹波束动态调控的能力。

技术方案：本发明提供的第一种技术方案为一种基于可调布儒斯特角效应的光控太赫兹宽带波束调控器，包括器件部件和所述器件部件前的光学控制系统，所述器件部件包括石英衬底，生长在石英衬底上表面的二氧化钒薄膜，用于加热的铜板和所述的石英衬底与铜板间用于优化热接触的导热硅脂，所述光学控制系统包括用于产生泵浦激光驱动所述二氧化钒薄膜相变的泵浦激光器，用于会聚泵浦激光光束为准平行光束的会聚透镜和用于调制泵浦激光的可切换掩模。

进一步的，所述的光学控制系统用于驱动二氧化钒相变形成周期结构。

更进一步的，所述的周期结构由泵浦激光和可切换掩模对二氧化钒薄膜的电导率进行空间调制而成，形成反射型1比特相位的周期分布，并且编码周期可以通过切换掩模来调节。

本发明提供的第二种技术方案为制备如上所述的基于可调布儒斯特角效应的光控太赫兹宽带波束调控器的方法，包括如下步骤：

(1)衬底预处理：清洗石英衬底；(2)生长二氧化钒薄膜：采用磁控溅射法在石英衬底上表面沉积二氧化钒薄膜；(3)在石英衬底下表面涂敷上导热硅脂，并紧贴在尺寸大于石英衬底的铜板上；(4)光学控制系统搭建：固定所述步骤(3)后的器件部件，于器件部件前放置泵浦激光器和会聚透镜，并固定泵浦激光器于会聚透镜焦点处，然后在会聚透镜与器件部件之间放置可切换掩模，调节可切换掩模位置使得泵浦激光经过可切换掩模后的图案投影到二氧化钒薄膜上，固定可切换掩模的位置。

本发明提供的第三种技术方案为基于上述基于可调布儒斯特角效应的光控太赫兹宽带波束调控器的光学控制方法。