CN109407352A - 一种太赫兹偏振调控器件及其制作方法 - Google Patents

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CN109407352A CN201811383848.1A CN201811383848A CN109407352A CN 109407352 A CN109407352 A CN 109407352A CN 201811383848 A CN201811383848 A CN 201811383848A CN 109407352 A CN109407352 A CN 109407352A
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Abstract

本发明公开了一种太赫兹偏振调控器件，所述太赫兹偏振调控器件包括介电超结构和衬底；所述介电超结构为全介质材料的介电超结构，所述介电超结构包括周期性分布的柱状介电单元；所述柱状介电单元的长轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第一预设区间中；短轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第二预设区间中；高度与待调整太赫兹波长的比值处于第三预设区间中；相邻所述柱状介电单元在长轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第四预设区间中；相邻所述柱状介电单元在短轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第五预设区间中。提高器件工作效率，增大相位调制范围。本发明还提供了一种具有上述优点的太赫兹偏振调控器件的制作方法。

Description

一种太赫兹偏振调控器件及其制作方法
技术领域
本发明涉及太赫兹领域，特别是涉及一种太赫兹偏振调控器件及其制作方法。
背景技术
太赫兹辐射是0.1～10THz的电磁辐射，从频率上看，在无线电波和光波，毫米波和红外线之间；从能量上看，在电子和光子之间，在电磁频谱上，太赫兹波段两侧的红外和微波技术已经非常成熟，但是太赫兹技术基本上还是一个空白，其原因是在此频段上，既不完全适合用光学理论来处理，也不完全适合微波的理论来研究。太赫兹系统在半导体材料、高温超导材料的性质研究、断层成像技术、无标记的基因检查、细胞水平的成像、化学和生物的检查，以及宽带通信、微波定向等许多领域有广泛的应用。研究该频段的辐射源不仅将推动理论研究工作的重大发展，而且对固态电子学和电路技术也将提出重大挑战。
而在太赫兹应用中，最重要的部件就是太赫兹偏振调控器件，在太赫兹生物成像、太赫兹通信系统以及太赫兹光学系统中都需要偏振器件对太赫兹偏振进行有效调控。但现有的的太赫兹偏振调控器件主要基于太赫兹双折射晶体和全内反射效应，通常为天然的各向异性材料制成的偏振调控器件，这些器件通常尺寸大、相位调制范围有限、损耗大，同时现有技术中太赫兹偏振调控器件的材料选择十分有限，且同种材料只能用作半波片或四分之一波片中的一种，性能单一。
发明内容
本发明的目的是提供一种太赫兹偏振调控器件及其制作方法，以解决现有技术中太赫兹偏振调控器件尺寸过大、相位调制范围有限、透射损耗大及性能单一的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种太赫兹偏振调控器件，所述太赫兹偏振调控器件包括介电超结构和衬底；
所述介电超结构为全介质材料的介电超结构，所述介电超结构包括周期性分布的介电单元，所述介电单元为柱状介电单元；
所述柱状介电单元的长轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第一预设区间中；所述柱状介电单元的短轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第二预设区间中；柱状介电单元的高度与待调整太赫兹波长的比值处于第三预设区间中；
相邻所述柱状介电单元在长轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第四预设区间中；相邻所述柱状介电单元在短轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第五预设区间中。
可选地，在所述太赫兹偏振调控器件中，当所述太赫兹偏振调控器件用作半波片时，所述第一预设区间的范围为0.315至0.321；所述第二预设区间的范围为0.105至0.107；所述第三预设区间的范围为0.570至0.582；
所述第四预设区间的范围为0.135至0.138；所述第五预设区间的范围为0.345至0.352。
可选地，在所述太赫兹偏振调控器件中，当所述太赫兹偏振调控器件用作四分之一波片时，所述第一预设区间的范围为0.274至0.279；所述第二预设区间的范围为0.091至0.093；所述第三预设区间的范围为0.495至0.505；
所述第四预设区间的范围为0.117至0.120；所述第五预设区间的范围为0.300至0.307。
可选地，在所述太赫兹偏振调控器件中，所述柱状介电单元为立方体介电单元或椭圆立柱介电单元。
可选地，在所述太赫兹偏振调控器件中，所述介电超结构为高折射率低损耗材料的介电超结构。
可选地，在所述太赫兹偏振调控器件中，所述高折射率低损耗材料包括高阻硅及高阻砷化镓。
可选地，在所述太赫兹偏振调控器件中，所述衬底为低折射率低损耗材料的衬底。
可选地，在所述太赫兹偏振调控器件中，所述高折射率低损耗材料包括石英玻璃、硼硅酸玻璃、聚酰亚胺及聚二甲基硅氧烷。
本发明还提供了一种太赫兹偏振调控器件的制作方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底表面设置介电超结构前置物层；
在所述介电超结构前置物层表面设置光刻胶层；
对所述光刻胶层进行曝光、显影和烘干，得到具有预设图案的光刻胶层；
透过具有预设图案的光刻胶层对所述介电超结构前置物层进行刻蚀，得到上述任一种所述的介电超结构；
清洗去除残留的光刻胶层，得到所述太赫兹偏振调控器件。
可选地，在所述太赫兹偏振调控器件的制作方法中，所述介电超结构前置物层通过键合技术设置在所述衬底表面。
本发明所提供的一种太赫兹偏振调控器件，所述太赫兹偏振调控器件包括介电超结构和衬底；所述介电超结构为全介质材料的介电超结构，所述介电超结构包括周期性分布的介电单元，所述介电单元为柱状介电单元；所述柱状介电单元的长轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第一预设区间中；所述柱状介电单元的短轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第二预设区间中；柱状介电单元的高度与待调整太赫兹波长的比值处于第三预设区间中；相邻所述柱状介电单元在长轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第四预设区间中；相邻所述柱状介电单元在短轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第五预设区间中。本发明通过设置周期性分布的多个介电单元组成的介电超结构，相当于设置了太赫兹的多个谐振极，而每一个谐振极都可以激发出太赫兹的米氏散射，因此通过本发明提供的太赫兹偏振调控器件，可激发介电超结构的多极米氏散射模式，控制多极谐振模式的耦合作用，实现太赫兹反射相干相消和透射相干增强，实现高效的太赫兹透射，提高器件的工作效率；同时，多极谐振模式的耦合提供了多个自由度参与调控相位，增大相位的调制范围；另外，由于本发明提供的太赫兹偏振调控器件是通过所述介电超结构影响太赫兹辐射的，因此，本发明提供的太赫兹偏振调控器件的厚度也在波长附近的范围内，即微米级，远小于现有技术中双折射晶体需要的厘米级的厚度；再者，本发明提供的太赫兹偏振调控器件对太赫兹辐射进行调制时，主要依靠的是所述介电超结构的物理结构和分布，而并非像现有技术一样依靠太赫兹偏振调控器件材料的材质本身的性质，因此，本发明使得所述太赫兹偏振调控器件的材料选择范围大大扩大，如使用传统的硅就可以替代现有技术中使用的双折射晶体，降低了成本，且只需对所述介电超结构的物理结构和分布做出更改，即可用于太赫兹调控中的半波片和四分之一波片。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的太赫兹偏振调控器件的一种具体实施方式的局部结构示意图；
图2为本发明提供的太赫兹偏振调控器件的另一种具体实施方式的局部结构示意图；
图3为本发明提供的太赫兹偏振调控器件的一种具体实施方式的工作示意图；
图4为本发明提供的太赫兹偏振调控器件的制作方法的一种具体实施方式的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种太赫兹偏振调控器件，其作为半波片的具体实施方式一的局部示意图如图1所示，所述太赫兹偏振调控器件包括介电超结构和衬底02；
所述介电超结构为全介质材料的介电超结构，所述介电超结构包括周期性分布的介电单元01，所述介电单元01为椭圆柱状介电单元01；
所述柱状介电单元01的长轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第一预设区间中；所述柱状介电单元01的短轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第二预设区间中；柱状介电单元01的高度与待调整太赫兹波长的比值处于第三预设区间中；
相邻所述柱状介电单元01在长轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第四预设区间中；相邻所述柱状介电单元01在短轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第五预设区间中；
所述第一预设区间的范围为0.315至0.321；所述第二预设区间的范围为0.105至0.107；所述第三预设区间的范围为0.570至0.582；
所述第四预设区间的范围为0.135至0.138；所述第五预设区间的范围为0.345至0.352。
举例说明，当待调控太赫兹辐射波长为330微米时，所述柱状介电单元01的长轴长度的范围为103.95微米至105.93微米；所述柱状介电单元01的短轴长度的范围为34.65微米至35.31；柱状介电单元01的高度的范围为188.1微米至182.06微米；相邻所述柱状介电单元01在长轴方向上的间距的范围为44.55微米至45.54微米；相邻所述柱状介电单元01在短轴方向上的间距的范围为113.85微米至116.16微米。
更进一步地，上述介电超结构为高折射率低损耗材料的介电超结构，如高阻硅或高阻砷化镓；所述高阻硅的电阻率大于10000Ω·cm。
上述介电超结构采用高折射率低损耗材料，可在降低待调整太赫兹辐射穿过上述介电超结构的损耗的同时，更轻易地实现相位变动，提高器件的工作效率。
更进一步地，上述衬底02为低折射率低损耗材料的衬底02，如石英玻璃、硼硅酸玻璃、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷中的任一种。
上述衬底02的实质作用是固定上述介电超结构，因此，上述衬底02应选择尽可能不会对待调整太赫兹辐射产生影响的材料，采用上述低折射率低损耗材料，可在尽可能不干扰上述介电超结构对待调整太赫兹辐射调制的前提下，尽可能提高待调整太赫兹辐射透过率，提升了器件的工作效率。
上述太赫兹偏振调控器件的各向异性的结构设计产生不同的透射相位曲线，在不同轴向实现较大的相位差，结合结构对应的高透射率，可比现有技术更高效地进行太赫兹辐射的偏振调整。
上述太赫兹偏振调控器件的尺寸为2厘米×2厘米，当然，也可根据实际需求做调整。
本发明所提供的一种太赫兹偏振调控器件，所述太赫兹偏振调控器件包括介电超结构和衬底02；所述介电超结构为全介质材料的介电超结构，所述介电超结构包括周期性分布的介电单元01，所述介电单元01为柱状介电单元01；所述柱状介电单元01的长轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第一预设区间中；所述柱状介电单元01的短轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第二预设区间中；柱状介电单元01的高度与待调整太赫兹波长的比值处于第三预设区间中；相邻所述柱状介电单元01在长轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第四预设区间中；相邻所述柱状介电单元01在短轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第五预设区间中。本发明通过设置周期性分布的多个介电单元01组成的介电超结构，相当于设置了太赫兹的多个谐振极，而每一个谐振极都可以激发出太赫兹的米氏散射，因此通过本发明提供的太赫兹偏振调控器件，可激发介电超结构的多极米氏散射模式，控制多极谐振模式的耦合作用，实现太赫兹反射相干相消和透射相干增强，实现高效的太赫兹透射，提高器件的工作效率；同时，多极谐振模式的耦合提供了多个自由度参与调控相位，增大相位的调制范围；另外，由于本发明提供的太赫兹偏振调控器件是通过所述介电超结构影响太赫兹辐射的，因此，本发明提供的太赫兹偏振调控器件的厚度也在波长附近的范围内，即微米级，远小于现有技术中双折射晶体需要的厘米级的厚度；再者，本发明提供的太赫兹偏振调控器件对太赫兹辐射进行调制时，主要依靠的是所述介电超结构的物理结构和分布，而并非像现有技术一样依靠太赫兹偏振调控器件材料的材质本身的性质，因此，本发明使得所述太赫兹偏振调控器件的材料选择范围大大扩大，如使用传统的硅就可以替代现有技术中使用的双折射晶体，降低了成本，且只需对所述介电超结构的物理结构和分布做出更改，即可用于太赫兹调控中的半波片和四分之一波片。
附上长轴长105微米，短轴长35微米，高190微米，长轴方向间距45微米，短轴方向间距115微米的介电单元01的所述太赫兹偏振调控器件作为半波片的效果数据：
在数值模拟计算中，在0.90THz,x轴透射率0.94，y轴透射率0.97，相位差180度；
在实际测试中，在0.91THz,x轴透射率0.87，y轴透射率0.86，相位差180度，插入损耗为1.25dB，偏振转化效率为-1。
本发明提供的太赫兹偏振调控器件，其作为四分之一波片的具体实施方式二的局部示意图如图2所示，所述太赫兹偏振调控器件包括介电超结构和衬底02；
所述介电超结构为全介质材料的介电超结构，所述介电超结构包括周期性分布的介电单元01，所述介电单元01为立方体状介电单元01；
所述柱状介电单元01的长轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第一预设区间中；所述柱状介电单元01的短轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第二预设区间中；柱状介电单元01的高度与待调整太赫兹波长的比值处于第三预设区间中；
相邻所述柱状介电单元01在长轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第四预设区间中；相邻所述柱状介电单元01在短轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第五预设区间中；
所述第一预设区间的范围为0.274至0.279；所述第二预设区间的范围为0.091至0.093；所述第三预设区间的范围为0.495至0.505；
所述第四预设区间的范围为0.117至0.120；所述第五预设区间的范围为0.300至0.307。
举例说明，当待调控太赫兹辐射波长为380微米时，所述柱状介电单元01的长轴长度的范围为104.12微米至106.02微米；所述柱状介电单元01的短轴长度的范围为34.58微米至35.34；柱状介电单元01的高度的范围为188.1微米至191.5微米；相邻所述柱状介电单元01在长轴方向上的间距的范围为44.46微米至45.6微米；相邻所述柱状介电单元01在短轴方向上的间距的范围为114微米至116.66微米。
本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中上述太赫兹偏振调控器件用于四分之一波片，因此各参数与待调整太赫兹辐射的比值不同，除此之外，还将上述介电单元01先定位长方体立柱介电单元01，其他结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
本具体实施方式将上述介电单元01由椭圆柱体改为立方体，方便加工制作，同时在不容易在制作的过程中产生误差，提高了最终成品的良品率，同时提升了制作效率。
附上长轴长105微米，短轴长35微米，高190微米，长轴方向间距45微米，短轴方向间距115微米的介电单元01的所述太赫兹偏振调控器件作为四分之一波片的效果数据：
在数值模拟计算中，在0.78THz，x轴透射率0.9，y轴透射率0.96，相位差90度；
在实际测试中，在0.79THz，x轴透射率0.9，y轴透射率0.97，相位差90度，插入损耗为0.54dB，椭圆极化率为1。
现有的基于微纳结构的太赫兹偏振调控器件的透射率通常在50～60％，相位调制范围无法超过π，本发明不论是在透射率还是在调制范围上都远超现有技术。
图3为上述太赫兹偏振调控器件工作时的示意图。
本发明还提供了一种太赫兹偏振调控器件的制作方法，其具体实施方式三的流程示意图如图4所示，本具体实施方式中的介电超结构以高阻硅介电超结构为例，包括：
步骤S101：提供衬底02。
步骤S102：在所述衬底02表面设置高阻硅层。
更进一步地，上述高阻硅层通过键合技术设置在所述衬底02表面。
更进一步地，上述键合过程中的温度范围为980摄氏度至1020摄氏度，包括端点值，如980.0摄氏度、100.2摄氏度或1020.0摄氏度中任一个。
更进一步地，上述键合过程中的键合压力的范围为0.018兆帕至0.022兆帕，包括端点值，如0.0180兆帕、0.0210兆帕或0.0220兆帕中任一个。
使用建和工艺链接上述高阻硅层与上述衬底02，不会再在器件内引入其他影响太赫兹辐射的材料(如粘合剂)，保证了成品对太赫兹辐射的偏振的调整效果。
步骤S103：在所述高阻硅层表面设置光刻胶层。
更进一步地，上述高阻硅层在表面设置光刻胶层前，先经过减薄和抛光。
更进一步地，上述设置光刻胶层的方式为旋涂光刻胶，上述光刻胶可为AZ4620。
更进一步地，上述设置光刻胶层中的烘干温度的范围为95设置度至105摄氏度，包括端点值，如95.0摄氏度、100.3摄氏度或105.0摄氏度中任一个。
更进一步地，上述设置光刻胶层中的烘干时间的范围为9分钟至11分钟，包括端点值，如9.00分钟、10.0分钟或11.0分钟中任一个。
步骤S104：对所述光刻胶层进行曝光、显影和烘干，得到具有预设图案的光刻胶层。
更进一步地，上述曝光使用紫外曝光机进行曝光；所述曝光过程中的能量密度的范围为9.0mJ/cm2至9.4mJ/cm2，包括端点值，如9.00mJ/cm2、9.30mJ/cm2或9.40mJ/cm2中任一个；所述曝光过程的时间范围为36秒至44秒，包括端点值，如36.0秒、40.0秒或44.0秒中任一个。
更进一步地，上述显影过程中，以25％TMAH:water＝1:7的药剂为例，显影时间的范围为170秒至190秒，包括端点值，如170.0秒、180.0秒或190.0秒中任一个。
更进一步地，上述烘干过程的温度的范围为105摄氏度至115摄氏度，包括端点值，如105.0摄氏度、110.0摄氏度或115.0摄氏度中任一个；上述烘干过程的时间的范围为9分钟至11分钟，包括端点值，如9.0分钟、10.0分钟或11.0分钟中任一个。
步骤S105：透过具有预设图案的光刻胶层对所述介电超结构前置物层进行刻蚀，得到上述任一种介电超结构。
更进一步地，上述刻蚀为反应离子刻蚀；上述刻蚀的时间的范围为58分钟至62分钟，包括端点值，如58.0分钟、60.0分钟或62.0分钟中任一个。
步骤S106：清洗去除残留的光刻胶层，得到所述太赫兹偏振调控器件。
以丙酮和蒸馏水为例，上述清洗时间的范围为15分钟至25分钟，包括端点值，如15.0分钟、20.0分钟或25.0分钟中任一个。
本发明所提供的一种太赫兹偏振调控器件的制作方法，通过提供衬底02；在所述衬底02表面设置介电超结构前置物层；在所述介电超结构前置物层表面设置光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光、显影和烘干，得到具有预设图案的光刻胶层；透过具有预设图案的光刻胶层对所述介电超结构前置物层进行刻蚀，得到上述任一种介电超结构；清洗去除残留的光刻胶层，得到所述太赫兹偏振调控器件。本发明通过设置周期性分布的多个介电单元01组成的介电超结构，相当于设置了太赫兹的多个谐振极，而每一个谐振极都可以激发出太赫兹的米氏散射，因此通过本发明提供的太赫兹偏振调控器件，可激发介电超结构的多极米氏散射模式，控制多极谐振模式的耦合作用，实现太赫兹反射相干相消和透射相干增强，实现高效的太赫兹透射，提高器件的工作效率；同时，多极谐振模式的耦合提供了多个自由度参与调控相位，增大相位的调制范围；另外，由于本发明提供的太赫兹偏振调控器件是通过所述介电超结构影响太赫兹辐射的，因此，本发明提供的太赫兹偏振调控器件的厚度也在波长附近的范围内，即微米级，远小于现有技术中双折射晶体需要的厘米级的厚度；再者，本发明提供的太赫兹偏振调控器件对太赫兹辐射进行调制时，主要依靠的是所述介电超结构的物理结构和分布，而并非像现有技术一样依靠太赫兹偏振调控器件材料的材质本身的性质，因此，本发明使得所述太赫兹偏振调控器件的材料选择范围大大扩大，如使用传统的硅就可以替代现有技术中使用的双折射晶体，降低了成本，且只需对所述介电超结构的物理结构和分布做出更改，即可用于太赫兹调控中的半波片和四分之一波片。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的太赫兹偏振调控器件及其制作方法。进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太赫兹偏振调控器件，其特征在于，所述太赫兹偏振调控器件包括介电超结构和衬底；
所述介电超结构为全介质材料的介电超结构，所述介电超结构包括周期性分布的介电单元，所述介电单元为柱状介电单元；
所述柱状介电单元的长轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第一预设区间中；所述柱状介电单元的短轴长度与待调整太赫兹波长的比值处于第二预设区间中；柱状介电单元的高度与待调整太赫兹波长的比值处于第三预设区间中；
相邻所述柱状介电单元在长轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第四预设区间中；相邻所述柱状介电单元在短轴方向上的间距与待调整太赫兹波长的比值处于第五预设区间中。
2.如权利要求1所述的太赫兹偏振调控器件，其特征在于，当所述太赫兹偏振调控器件用作半波片时，所述第一预设区间的范围为0.315至0.321；所述第二预设区间的范围为0.105至0.107；所述第三预设区间的范围为0.570至0.582；
所述第四预设区间的范围为0.135至0.138；所述第五预设区间的范围为0.345至0.352。
3.如权利要求1所述的太赫兹偏振调控器件，其特征在于，当所述太赫兹偏振调控器件用作四分之一波片时，所述第一预设区间的范围为0.274至0.279；所述第二预设区间的范围为0.091至0.093；所述第三预设区间的范围为0.495至0.505；
所述第四预设区间的范围为0.117至0.120；所述第五预设区间的范围为0.300至0.307。
4.如权利要求1所述的太赫兹偏振调控器件，其特征在于，所述柱状介电单元为立方体介电单元或椭圆立柱介电单元。
5.如权利要求1所述的太赫兹偏振调控器件，其特征在于，所述介电超结构为高折射率低损耗材料的介电超结构。
6.如权利要求5所述的太赫兹偏振调控器件，其特征在于，所述高折射率低损耗材料包括高阻硅及高阻砷化镓。
7.如权利要求1所述的太赫兹偏振调控器件，其特征在于，所述衬底为低折射率低损耗材料的衬底。
8.如权利要求7所述的太赫兹偏振调控器件，其特征在于，所述高折射率低损耗材料包括石英玻璃、硼硅酸玻璃、聚酰亚胺及聚二甲基硅氧烷。
9.一种太赫兹偏振调控器件的制作方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底表面设置介电超结构前置物层；
在所述介电超结构前置物层表面设置光刻胶层；
对所述光刻胶层进行曝光、显影和烘干，得到具有预设图案的光刻胶层；
透过具有预设图案的光刻胶层对所述介电超结构前置物层进行刻蚀，得到如权利要求1至8任一项所述的介电超结构；
清洗去除残留的光刻胶层，得到所述太赫兹偏振调控器件。
10.如权利要求9所述的太赫兹偏振调控器件的制作方法，其特征在于，所述介电超结构前置物层通过键合技术设置在所述衬底表面。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683310A (zh) * 2019-01-10 2019-04-26 上海理工大学 一种太赫兹波超宽带消色差聚焦的级联超表面设计方法
CN109884808A (zh) * 2019-04-18 2019-06-14 中国科学院光电技术研究所 一种基于介质柱结构的离轴入射多波长色散调控超表面
CN110018531A (zh) * 2019-04-04 2019-07-16 湖南理工学院 一种偏振不敏感太赫兹掺杂半导体超材料透镜
CN114609722A (zh) * 2022-03-17 2022-06-10 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种基于光偏转调制的集成光源及其制备方法
CN116448713A (zh) * 2023-06-14 2023-07-18 有研工程技术研究院有限公司 一种基于Mie谐振效应的太赫兹生物传感器及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105372758A (zh) * 2015-12-02 2016-03-02 中国计量学院 条形太赫兹波偏振分束器
CN105974503A (zh) * 2016-06-15 2016-09-28 南开大学 基于周期啁啾光栅的太赫兹人工双折射器件
CN106450766A (zh) * 2016-12-08 2017-02-22 中国科学院光电技术研究所 一种多功能柔性动态偏振调制器件
CN107479215A (zh) * 2017-07-13 2017-12-15 华中科技大学 一种太赫兹超材料调制方法及其产品

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105372758A (zh) * 2015-12-02 2016-03-02 中国计量学院 条形太赫兹波偏振分束器
CN105974503A (zh) * 2016-06-15 2016-09-28 南开大学 基于周期啁啾光栅的太赫兹人工双折射器件
CN106450766A (zh) * 2016-12-08 2017-02-22 中国科学院光电技术研究所 一种多功能柔性动态偏振调制器件
CN107479215A (zh) * 2017-07-13 2017-12-15 华中科技大学 一种太赫兹超材料调制方法及其产品

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DA-CHENG WANG 等: "Multipolar-interference-assisted terahertz waveplates via all-dielectric metamaterials", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683310A (zh) * 2019-01-10 2019-04-26 上海理工大学 一种太赫兹波超宽带消色差聚焦的级联超表面设计方法
CN110018531A (zh) * 2019-04-04 2019-07-16 湖南理工学院 一种偏振不敏感太赫兹掺杂半导体超材料透镜
CN109884808A (zh) * 2019-04-18 2019-06-14 中国科学院光电技术研究所 一种基于介质柱结构的离轴入射多波长色散调控超表面
CN114609722A (zh) * 2022-03-17 2022-06-10 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种基于光偏转调制的集成光源及其制备方法
CN114609722B (zh) * 2022-03-17 2024-01-19 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种基于光偏转调制的集成光源及其制备方法
CN116448713A (zh) * 2023-06-14 2023-07-18 有研工程技术研究院有限公司 一种基于Mie谐振效应的太赫兹生物传感器及其制备方法和应用

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