CN108333803A - 一种可调太赫兹超材料吸收器 - Google Patents

一种可调太赫兹超材料吸收器 Download PDF

Info

Publication number
CN108333803A
CN108333803A CN201810064229.XA CN201810064229A CN108333803A CN 108333803 A CN108333803 A CN 108333803A CN 201810064229 A CN201810064229 A CN 201810064229A CN 108333803 A CN108333803 A CN 108333803A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
liquid crystal
rosette
dielectric layer
complementation unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810064229.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108333803B (zh
Inventor
李九生
胡慕姝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN201810064229.XA priority Critical patent/CN108333803B/zh
Publication of CN108333803A publication Critical patent/CN108333803A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108333803B publication Critical patent/CN108333803B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1313—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells specially adapted for a particular application
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/13—Function characteristic involving THZ radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可调太赫兹超材料吸收器。它包括基底层、下电介质层、液晶材料层、上电介质层和金属圆盘谐振器阵列层；基底层为二硫化钼膜层，二硫化钼膜层的上层为下电介质层，下电介质层上层为液晶材料层，液晶材料层上层为上电介质层，上电介质层的上层为金属圆盘谐振器阵列层；金属谐振器阵列层由3×3个金属圆盘和椭圆盘组成的互补单元结构排列组成，在每个互补单元结构结构，圆盘位于中心，并且被四个椭圆盘围绕；太赫兹信号从吸收器上方垂直输入；通过给上下两个电介质层施加电压来改变液晶的折射率，从而使吸收器的吸收峰发生偏移，实现可调功能。本发明有结构简单紧凑、吸收性能好，太赫兹波吸收原理新颖，尺寸小，易加工等优点。

Description

一种可调太赫兹超材料吸收器
技术领域
本发明涉及太赫兹波吸收器，尤其涉及一种可调太赫兹超材料吸收器。
背景技术
近年来，在电磁波谱上介于发展已相当成熟的毫米波和红外光之间的太赫兹波无疑是一个崭新的研究领域。太赫兹波频率0.1～10THz，波长为30μm～3mm。长期以来，由于缺乏有效的太赫兹波产生和检测方法，与传统的微波技术和光学技术相比较，人们对该波段电磁辐射性质的了解甚少，以至于该波段成为了电磁波谱中的太赫兹空隙。随着太赫兹辐射源和探测技术的突破，太赫兹独特的优越特性被发现并在材料科学、气体探测、生物和医学检测、通信等方面展示出巨大的应用前景。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，又是新一代信息产业以及基础科学发展的重大需求。高效的太赫兹辐射源和成熟的检测技术是推动太赫兹技术科学发展和应用的首要条件，但太赫兹技术的广泛应用离不开满足不同应用领域要求的实用化功能器件的支撑。目前，太赫兹波段电磁超材料的研究取得了重要理论和实验成果，基于电磁超材料优良性能的太赫兹开关、调制器、移相器、传感器、探测器、滤波器和吸收器等功能器件的需求是迫切的。
太赫兹波吸收器是一类重要的太赫兹波功能器件，它对太赫兹技术的发展有着不可估量的作用。目前的吸收器基本都是单频点或者双频点吸收，多频点吸收的吸收器较匮乏，特别是可调多频点吸收就更加缺乏。而且目前存在的吸收器的基本都是用金属作为基底，实现太赫兹波的绝对反射。与上述吸收器不同，本发明提出了一种以二硫化钼为基底且具有可调性能的多频带太赫兹波吸收器。本发明具有结构简单紧凑、吸收性能好，太赫兹波吸收原理新颖，尺寸小，易加工等优点。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种可调太赫兹超材料吸收器。本发明所采用的具体技术方案如下：
可调太赫兹超材料吸收器，它包括基底层、下电介质层、液晶材料层、上电介质层和金属圆盘谐振器阵列层；基底层为二硫化钼膜层，二硫化钼膜层的上层为下电介质层，下电介质层上层为液晶材料层，液晶材料层上层为上电介质层，上电介质层的上层为金属圆盘谐振器阵列层；金属圆盘谐振器阵列层由3×3个互补单元结构排列组成，每个互补单元结构均由金属圆盘和椭圆盘组成的，在每个互补单元结构中，圆盘位于中心，并且被四个椭圆盘围绕，同一个互补单元结构中相邻两个椭圆盘的长轴垂直；相邻两个互补单元结构之间存在一个共用的椭圆盘。通过给上下两个电介质层施加电压来改变液晶的折射率，从而使吸收器的吸收峰发生偏移，实现可调功能。
基于上述方案，可进一步采用如下优选方式：
所述的金属圆盘谐振器阵列层的材料为铜，厚度为0.2μm；位于每个互补单元结构中心的金属圆盘的半径为36μm，位于四周的椭圆的短轴长为25μm，长轴长为55μm，互补单元结构呈矩形阵列排布，排列周期(横向或纵向相邻的两个金属圆盘圆心之间的距离)为130μm。所述的上电介质层的长度和宽度都为440μm，厚度为1μm。所述的下电介质层的长度和宽度都为440μm，厚度为1μm。所述的液晶材料层长度和宽度都为440μm，厚度为3.3μm。所述的基底层材料为二硫化钼，长度和宽度都为440μm，厚度为8μm。
本发明有结构简单紧凑、吸收性能好，太赫兹波吸收原理新颖，尺寸小，易加工等优点。其他具体优点将通过具体实施方式进行说明。
附图说明：
图1是一种可调太赫兹超材料吸收器左截面示意图；
图2是一种可调太赫兹超材料吸收器俯视图；
图3是一种可调太赫兹超材料吸收器三波段吸收性能曲线图。
具体实施方式
如图1～2所示，一种可调太赫兹超材料吸收器，它包括基底层1、下电介质层2、液晶材料层3、上电介质层4和金属圆盘谐振器阵列层5；基底层1为二硫化钼膜层，二硫化钼膜层的上层为下电介质层2，下电介质层2上层为液晶材料层3，液晶材料层3上层为上电介质层4，上电介质层4的上层为金属圆盘谐振器阵列层5；金属圆盘谐振器阵列层5由3×3个互补单元结构排列组成，每个互补单元结构均由金属圆盘和椭圆盘组成的，在每个互补单元结构中，圆盘位于中心，并且被四个椭圆盘围绕，同一个互补单元结构中相邻两个椭圆盘的长轴垂直；横向或纵向相邻两个互补单元结构之间存在一个共用的椭圆盘。太赫兹信号从吸收器上方垂直输入；通过给上下两个电介质层施加电压来改变液晶的折射率，从而使吸收器的吸收峰发生偏移，实现可调功能。
实施例1
本实施例中，基于液晶的一种可调太赫兹超材料吸收器各部件形状如上所述(图1～2)，因此不再赘述。但各部件的具体参数如下：金属圆盘谐振器阵列层5的材料为铜，厚度为0.2μm；位于每个互补单元结构中心的金属圆盘的半径为36μm，位于四周的椭圆的短轴长为25μm，长轴长为55μm，互补单元结构呈矩形阵列排布，排列周期为130μm。上电介质层4的长度和宽度都为440μm，厚度为1μm。下电介质层2的长度和宽度都为440μm，厚度为1μm。液晶材料层3长度和宽度都为440μm，厚度为3.3μm。基底层1材料为二硫化钼，长度和宽度都为440μm，厚度为8μm。基于液晶的该可调太赫兹超材料吸收器的各项性能指标采用COMSOLMultiphysics软件进行测试。太赫兹信号从吸收器上方垂直输入，图3是基于液晶可调三波段太赫兹超材料吸收器三波段吸收性能曲线图，可以看在没有施加电压时，既液晶的折射率为n0时，吸收器的三个吸收峰分别位于1.08THz、1.48THz、1.93THz处；当在上下电介质层间施加电压时，既液晶的折射率为ne时，吸收器的三个吸收峰分别位于0.97THz、1.46THz、1.72THz处，实现了可调功能。

Claims (6)

1.一种可调太赫兹超材料吸收器，其特征在于它包括基底层(1)、下电介质层(2)、液晶材料层(3)、上电介质层(4)和金属圆盘谐振器阵列层(5)；基底层(1)为二硫化钼膜层，二硫化钼膜层的上层为下电介质层(2)，下电介质层(2)上层为液晶材料层(3)，液晶材料层(3)上层为上电介质层(4)，上电介质层(4)的上层为金属圆盘谐振器阵列层(5)；金属圆盘谐振器阵列层(5)由3×3个互补单元结构排列组成，每个互补单元结构均由金属圆盘和椭圆盘组成的，在每个互补单元结构中，圆盘位于中心，并且被四个椭圆盘围绕，同一个互补单元结构中相邻两个椭圆盘的长轴垂直；相邻两个互补单元结构之间存在一个共用的椭圆盘。
2.根据权利要求1所述的一种可调太赫兹超材料吸收器，其特征在于所述的金属圆盘谐振器阵列层(5)的材料为铜，厚度为0.2μm；位于每个互补单元结构中心的金属圆盘的半径为36μm，位于四周的椭圆的短轴长为25μm，长轴长为55μm，互补单元结构呈矩形阵列排布，排列周期为130μm。
3.根据权利要求1所述的一种可调太赫兹超材料吸收器，其特征在于所述的上电介质层(4)的长度和宽度都为440μm，厚度为1μm。
4.根据权利要求1所述的一种可调太赫兹超材料吸收器，其特征在于所述的下电介质层(2)的长度和宽度都为440μm，厚度为1μm。
5.根据权利要求1所述的一种可调太赫兹超材料吸收器，其特征在于所述的液晶材料层(3)长度和宽度都为440μm，厚度为3.3μm。
6.根据权利要求1所述的一种可调太赫兹超材料吸收器，其特征在于所述的基底层(1)材料为二硫化钼，长度和宽度都为440μm，厚度为8μm。
CN201810064229.XA 2018-01-23 2018-01-23 一种可调太赫兹超材料吸收器 Active CN108333803B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810064229.XA CN108333803B (zh) 2018-01-23 2018-01-23 一种可调太赫兹超材料吸收器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810064229.XA CN108333803B (zh) 2018-01-23 2018-01-23 一种可调太赫兹超材料吸收器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108333803A true CN108333803A (zh) 2018-07-27
CN108333803B CN108333803B (zh) 2020-10-20

Family

ID=62926478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810064229.XA Active CN108333803B (zh) 2018-01-23 2018-01-23 一种可调太赫兹超材料吸收器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108333803B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110085998A (zh) * 2019-05-05 2019-08-02 电子科技大学 基于液晶的超材料可调x波段吸波材料
CN111308588A (zh) * 2020-03-23 2020-06-19 中北大学 一种基于表面等离激元多频带完美吸收器
CN112290229A (zh) * 2020-10-21 2021-01-29 厦门理工学院 一种基于石墨烯的多频段易调谐太赫兹吸波器
CN114336088A (zh) * 2022-01-19 2022-04-12 福州大学 基于二硫化钼的宽带可调太赫兹吸波器及其方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102324907A (zh) * 2011-07-06 2012-01-18 中国计量学院 一种基于硅基光子晶体结构的太赫兹波可调窄带滤波器
CN102508375A (zh) * 2011-11-09 2012-06-20 南开大学 金属光子晶体太赫兹可调谐滤波器
CN102866554A (zh) * 2012-10-10 2013-01-09 南京大学 一种宽频可调的太赫兹波片
CN103760699A (zh) * 2014-02-19 2014-04-30 华中科技大学 基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波器
CN104049426A (zh) * 2014-07-11 2014-09-17 南京大学 一种基于多孔石墨烯透明电极的宽带可调液晶太赫兹波片
US8958050B2 (en) * 2011-11-17 2015-02-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Tunable terahertz metamaterial filter
CN106054424A (zh) * 2016-08-19 2016-10-26 合肥工业大学 一种基于表面等离子体激元的太赫兹液晶移相器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102324907A (zh) * 2011-07-06 2012-01-18 中国计量学院 一种基于硅基光子晶体结构的太赫兹波可调窄带滤波器
CN102508375A (zh) * 2011-11-09 2012-06-20 南开大学 金属光子晶体太赫兹可调谐滤波器
US8958050B2 (en) * 2011-11-17 2015-02-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Tunable terahertz metamaterial filter
CN102866554A (zh) * 2012-10-10 2013-01-09 南京大学 一种宽频可调的太赫兹波片
CN103760699A (zh) * 2014-02-19 2014-04-30 华中科技大学 基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波器
CN104049426A (zh) * 2014-07-11 2014-09-17 南京大学 一种基于多孔石墨烯透明电极的宽带可调液晶太赫兹波片
CN106054424A (zh) * 2016-08-19 2016-10-26 合肥工业大学 一种基于表面等离子体激元的太赫兹液晶移相器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
苏坚: "基于液晶光子晶体的太赫兹波调制器", 《光学学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110085998A (zh) * 2019-05-05 2019-08-02 电子科技大学 基于液晶的超材料可调x波段吸波材料
CN111308588A (zh) * 2020-03-23 2020-06-19 中北大学 一种基于表面等离激元多频带完美吸收器
CN112290229A (zh) * 2020-10-21 2021-01-29 厦门理工学院 一种基于石墨烯的多频段易调谐太赫兹吸波器
CN112290229B (zh) * 2020-10-21 2022-04-29 厦门理工学院 一种基于石墨烯的多频段易调谐太赫兹吸波器
CN114336088A (zh) * 2022-01-19 2022-04-12 福州大学 基于二硫化钼的宽带可调太赫兹吸波器及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108333803B (zh) 2020-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108333803A (zh) 一种可调太赫兹超材料吸收器
Zhao et al. Electrically tunable negative permeability metamaterials based on nematic liquid crystals
Chen et al. A metamaterial solid-state terahertz phase modulator
Abdulkarim et al. Simulation and lithographic fabrication of a triple band terahertz metamaterial absorber coated on flexible polyethylene terephthalate substrate
Kafesaki et al. Optically switchable and tunable terahertz metamaterials through photoconductivity
Khatami et al. Quad band metal-dielectric-metal perfect absorber to selective sensing application
Zhang et al. Terahertz filters based on frequency selective surfaces for high-speed terahertz switch
Ren et al. Dynamically tunable multi-channel and polarization-independent electromagnetically induced transparency in terahertz metasurfaces
Zhai et al. A stub-loaded reconfigurable broadband metamaterial absorber with wide-angle and polarization stability
Liu et al. Active tunable THz metamaterial array implemented in CMOS technology
Manikandan et al. Structure metallic surface for terahertz plasmonics
Ye et al. Ultra-compact spoof surface plasmon polariton waveguides and notch filters based on double-sided parallel-strip lines
CN207753140U (zh) 基于新型石墨烯可调太赫兹波滤波器
Uqaili et al. Research on spoof surface plasmon polaritons (SPPs) at microwave frequencies: a bibliometric review
CN115020987A (zh) 太赫兹宽带吸收与极化转换双功能超材料实现方法
Tung et al. Broadband negative permeability using hybridized metamaterials: Characterization, multiple hybridization, and terahertz response
CN110190404A (zh) 一种工作于太赫兹频段的电磁诱导透明超表面
Siddiky et al. Dual square split ring enclosed spiral shaped hybrid metamaterial resonator with size miniaturisation for microwave wireless applications
KR101928440B1 (ko) 튜너블 테라헤르츠 메타물질 필터
Kang et al. Experimental demonstration of polarization and direction insensitive metamaterial analog of electromagnetically induced transparency by bright-bright mode coupling
CN112229815A (zh) 一种蝶形超材料光学传感器
KR101866902B1 (ko) 복합 물성을 갖는 메타 구조체 및 이를 이용한 장치
Siddiky et al. The circularly bent split ring resonator with a high effective medium ratio for multi frequency satellite band applications
Baraket et al. Design of magnetic field direction’s sensor based on a 1D tunable magneto-photonic crystal
Wongkasem et al. Multi-negative index band metamaterial-inspired microfluidic sensors

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant