CN113156670B - 一种超材料调制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超材料调制器，包括自上而下排列的表层、石墨烯层、第一柔性介质层、钙钛矿层、金属结构层、第二柔性介质层和底层衬底层；其中，金属结构层由若干个金属结构组成，在调制过程中由于激光入射引起石墨烯层与钙钛矿层的电导率变化，对入射的太赫兹波进行两次调控，同时石墨烯层和表层具有电极，从而还可以通过电场对太赫兹波进行多材料光电联合调控，在调制过程中金属结构与太赫兹波相互作用产生共振，增加调制深度。

Description

一种超材料调制器
技术领域
本发明涉及新型动态调制太赫兹波超材料技术领域，特别是涉及一种具有同时调制增幅和共振频率功能的超材料调制器。
背景技术
超材料是具有亚波长大小的人工超构结构经过周期性排列构成的，其具有的独特电磁特性是自然材料不具备的。人工设计的单元结构的几何形状对电磁波具有独特的光学响应。近年来，人工超构材料成为非常规光学设备发展的焦点。随着人们对更多样化功能的追求，超材料功能多样化不断扩展到动态可调的领域。光电调控石墨烯钙钛矿超材料领域是增强光学响应的重点领域。在这一光电调控光学响应的背景下光电调控石墨烯钙钛矿超材料引起了人们对其研究的极大兴趣。
太赫兹(THz)技术的发展举世瞩目，并且成为新世纪最为重要的核心技术之一。由于独特的光学特殊性，例如，低光子能量、高穿透性，生物大分子指纹谱等，太赫兹技术广泛的应用在公共安全、通讯、以及生物医疗等方面。而太赫兹的调控成为目前研究热点，超构材料可通过与特定的光电材料结合来实现对太赫兹波动态可控的光学响应。然而现有的技术为单一材料单一光学调制器，因此，本领域亟需一种多材料的光电联合调控方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有同时调制增幅和共振频率功能的超材料调制器，解决目前单一材料调制器调制性能单一以及调制效果不够灵活的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种超材料调制器，所述超材料调制器包括自上而下排列的表层、石墨烯层、第一柔性介质层、钙钛矿层、金属结构层、第二柔性介质层和底层衬底层；
所述金属结构层由若干个金属结构组成，所述金属结构包括两个长度不等的金属条和一个两端分别与所述两个长度不等的金属条垂直连接的横梁金属条；
激光入射引起所述石墨烯层与所述钙钛矿层的电导率变化，对入射的太赫兹波进行多材料光电联合调控；
所述金属结构与所述太赫兹波相互作用产生共振，增加所述多材料光电联合调控的调制深度。
可选的，所述表层设置有第一金属电极；
所述石墨烯层设置有第二金属电极，所述第二金属电极与所述石墨烯层中的单层石墨烯相连；
所述第一金属电极与外接电源正极连接；所述第二金属电极与外接电源负极连接。
可选的，所述表层为离子胶层；所述离子胶层为所述石墨烯层提高偏压。
可选的，所述第一柔性介质层和所述第二柔性介质层均为聚酰亚胺层；
所述钙钛矿层的分子式为CH3NH3PbI3。
可选的，所述若干个金属结构按照固定间隔呈阵列式排列。
可选的，所述表层、所述石墨烯层、所述第一柔性介质层、所述钙钛矿层、所述金属结构层、所述第二柔性介质层和所述底层衬底层的边长均为基本单元的周期长度；所述基本单元为单个超材料调制器；
所述基本单元的周期长度均为49-52微米，所述基本单元之间的间隔为8-11微米。
可选的，所述激光入射引起所述石墨烯层与所述钙钛矿层的电导率变化，对入射的太赫兹波进行多材料光电联合调控，具体包括：
激光照射激发石墨烯层的电导率增加；石墨烯层的电导率增加导致所述石墨烯层和第一柔性介质层的界面的电场增强；激光穿过所述石墨烯层后，照射至钙钛矿层上，使所述钙钛矿层的电导率增加；
当太赫兹波入射时，所述激光激发的石墨烯层电导率的增加对太赫兹波进行波前调控；所述钙钛矿层的电导率增加，对太赫兹波再次调控；
调控时所述金属结构与太赫兹波相互作用产生共振的共振频率产生红移，共振变弱直至消失。
可选的，所述金属结构与所述太赫兹波相互作用产生共振，增加所述多材料光电联合调控的调制效果，具体包括：
在所述金属结构与所述太赫兹波的相互作用下引起太赫兹波的亚辐射和超辐射的耦合共振；所述耦合共振能增强电场和高Q值响应，从而增加所述多材料光电联合调控的调制深度。
一种如权利要求1所述的超材料调制器的制备方法，所述方法包括：
制备一层高阻硅层作为底层衬底层；
在所述底层衬底层上旋涂聚酰亚胺；
在所述聚酰亚胺上旋涂光刻胶，利用光刻工艺制备金属结构层；
在所述金属结构层上旋涂钙钛矿；
在所述钙钛矿上旋涂聚酰亚胺膜；
利用化学气相沉积方法制备单层石墨烯；并将所述单层石墨烯转移至所述聚酰亚胺膜上表面；
在所述单层石墨烯上制备第二金属电极；
在所述单层石墨烯上利用旋涂法制备离子胶层；
在所述离子胶层上制备第一金属电极。
可选的，所述在所述聚酰亚胺上旋涂光刻胶，利用光刻工艺制备金属结构层，具体包括：
利用光刻板在所述聚酰亚胺上旋涂光刻胶；所述光刻板具有设计好的形状；
将所述光刻胶进行曝光和显影；
在所述聚酰亚胺上未被光刻胶覆盖的部位蒸镀钛和铝；
剥离光刻胶，得到金属结构层。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明区别于传统的利用单一材料光电调控超材料进行分析与设计的方案，能更有效的利用光子能量，实现更加丰富灵活调制太赫兹波；其原理是当太赫兹照射到该双材料光电调制超材料时，首先激光激发电导率调制石墨烯层的电导率发生变化，即使得石墨烯的电导率随着激光的功率增加而增加，增加了的石墨烯电导率会对太赫兹进行波前调控。另一方面，激光穿过电导率调制石墨烯层和柔性介质层后，又照射到光电导和介电常数调制钙钛矿层上，使得钙钛矿的电导率增加，同样能够对太赫兹波进行调控。因此，这种双材料光电调控超材料能够更有效的，灵活的调制太赫兹波，此外，本发明中幅频和共振频率调制金属结构层包含的U型金属结构与太赫兹波的相互作用下，0.6-1.8THz范围内能引起太赫兹波亚辐射和超辐射的耦合共振，使得本发明具有很宽的调制带宽和很高调制深度。
本发明通过选择石墨烯和钙钛矿做光辅材料来调控太赫兹波，通过光电联合调制使得所设计的调制器具有智能调控功能；其原理是我们把光和电作为两个参数进行编写程序，通过程序可以智能调控太赫兹波。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明实施例一提供的超材料调制器的结构示意图。
图2为本发明实施例一提供的超材料调制器的金属结构的结构示意图。
图3为本发明实施例一提供的超材料调制器的金属结构的电极分布图。
图4为本发明实施例一提供的超材料调制器的钙钛矿超材料在532nm激光照射下的透射谱图。
图5为本发明实施例一提供的超材料调制器的石墨烯钙钛矿超材料在532nm激光照射下的透射谱图。
图6为本发明实施例一提供的超材料调制器在不同电压和激光的联合作用下的透射谱图。
图7为本发明实施例二提供的超材料调制器的制备方法的流程图。
符号说明：1-表层、2-石墨烯层、3-第一柔性介质层、4-钙钛矿层、5-金属结构层、6-第二柔性介质层、7-底层衬底层、8-右长臂金属条、9-右长臂金属条外部、10-右长臂金属条内部、11-左短臂金属条、12-横梁金属条、13-太赫兹波、14-激光、15-第一金属电极、16-外接电源正极、17-第二金属电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
本发明的目的是提供一种具有同时调制增幅和共振频率功能的超材料调制器，解决目前单一材料调制器调制性能单一以及调制效果不够灵活的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供了一种超材料调制器，该超材料调制器包括自上而下排列的表层1、石墨烯层2、第一柔性介质层3、钙钛矿层4、金属结构层5、第二柔性介质层6和底层衬底层7；
其中，第二柔性介质层6贴附于底层衬底层7上表面，金属结构层5贴附于第二柔性介质层6上表面，钙钛矿层4覆盖金属结构层5，第一柔性介质层3贴附于钙钛矿层4上表面，石墨烯层2贴附于第一柔性介质层3上表面，表层1贴附于石墨烯层2上表面。
该金属结构层5由若干个金属结构组成，该金属结构包括两个长度不等的金属条和一个两端分别与所述两个长度不等的金属条垂直连接的横梁金属条；该金属结构为类似U型结构，上述两个长度不等的金属条分别为右长臂金属条8和左短臂金属条11，其中右长臂金属条包括右长臂金属条外部9和右长臂金属条内部10，上述横梁金属条为横梁金属条12，如图2所示。
当激光14入射时，会引起石墨烯层2与钙钛矿层4的电导率变化，从而对入射的太赫兹波13进行多材料光电联合调控；金属结构层5中的金属结构与太赫兹波13相互作用产生共振，增加所述多材料光电联合调控的调制深度。
本发明实施例中的表层1为离子胶层，其中的离子胶可为石墨烯层提高偏压；底层衬底层7为高阻硅层，第一柔性介质层3和第二柔性介质层6均为聚酰亚胺层，底层衬底层7和第二柔性介质层6起衬底支撑作用，第一柔性介质层保护钙钛矿层4并起到支撑石墨烯层2的作用；石墨烯层2为单层石墨烯，钙钛矿层4的分子式为CH3NH3PbI3(MAPbI3)，该石墨烯层2和钙钛矿层4起调制作用；金属结构层起到增加调制深度的作用。
请参阅图3，本发明实施例中的表层1设置有第一金属电极15，石墨烯层2设置有第二金属电极17，该第二金属电极17与石墨烯层2中的单层石墨烯相连；第一金属电极15与外接电源正极16连接；第二金属电极17与外接电源负极连接，通过两个金属电极为调制器增加了内置电场，并且可以通过外接电源来调节电场的强弱。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例中的金属结构层5中的金属结构共400个，并且其个数可以灵活的增加或者减少，且其按照固定间隔呈阵列式排列，该金属结构的金属为任意类型的金属。
具体来讲，本发明实施例中的表层1、石墨烯层2、第一柔性介质层3、钙钛矿层4、金属结构层5、第二柔性介质层6和底层衬底层7的边长均为基本单元的周期长度；
基本单元为单个超材料调制器；需要注意的是，在调制过程中需要3000个左右的超材料调制器才能够起作用，并且各个超材料调制器相互独立起作用。
基本单元的周期长度均为49-52微米，基本单元之间的间隔为8-11微米。
作为一种具体的实施方式，本发明实施例中的基本单元的周期长度p为50微米，基本单元之间的间隔为10微米；表层1厚度为10微米，石墨烯层2为单层石墨烯，第一柔性介质层3的厚度为0.8微米，钙钛矿层4的厚度为200纳米，金属结构层5的厚度为200纳米，第二柔性介质层6的厚度为10微米，底层衬底层7的厚度为500微米。
值得说明的是，本发明实施例提供的超材料调制器，其调制原理具体为：
激光14照射激发石墨烯层2的电导率增加；石墨烯层2的电导率增加导致石墨烯层2和第一柔性介质层3的界面的电场增强；激光穿过石墨烯层2后，照射至钙钛矿层4上，使钙钛矿层4的电导率增加；
当太赫兹波13入射时，激光14激发的石墨烯层2的电导率增加对太赫兹波13进行波前调控；电场增强引起电场屏蔽效应，对太赫兹波13进行再次调控；钙钛矿层4的电导率增加，对太赫兹波13第三次调控；
其中，表层1为太赫兹波13入射端；底层衬底层7为太赫兹波13射出端，入射太赫兹波13垂直射入，射出太赫兹波13沿原方向射出，调控时金属结构与太赫兹波13相互作用产生共振的共振频率产生红移，共振变弱直至消失。
在整个调制过程中金属结构与太赫兹波13的相互作用下引起太赫兹波13的亚辐射和超辐射的耦合共振；该耦合共振能增强电场和高Q值响应，从而增加多材料光电联合调控的调制深度。
利用太赫兹时域光谱测试仪测试调制后的太赫兹电场沿着y方向上的透射谱线共振频率和增幅的变化情况，测试内容包括：测试有6个不同功率密度的532nm激光照射的透射谱的谐振频率和增幅相对于没有激光照射情况下的谐振频率和增幅的调制情况；测试有6个不同功率密度的532nm激光照射和6个不同电压联合作用下的透射谱的谐振频率和增幅相对于没有激光照射和电压施加情况下的谐振频率和增幅的调制情况。
本发明实施例提供的超材料调制器具有增幅和共振频率同时调制功能，由石墨烯、钙钛矿、聚酰亚胺和左右两臂长度不相等的类U型金属结构构成，其能够实现高阶模Fano共振电磁响应，通过施加不同电压和不同功率的激光，最后检测器件高阶模Fano共振电磁响应增幅和共振频率偏移来进行调制测试。
本发明实施例提供的超材料调制器具体来看是利用石墨烯、钙钛矿电导率的变化以及高阶模Fano共振能增强电场和高Q值响应的特性，微小的电磁环境改变就能造成明显增幅和共振频率的调制，从而使其调制灵敏度非常高，并且结构简单，容易制作。
将上述调制器搭载到太赫兹时域光谱测试仪中进行调制测试，太赫兹波束设置为从离子胶端入射，再从底层硅射出的光路设置进行探测，得到透射波电磁响应特性，如图4、图5和图6所示。
在该调制器上照射激光的功率密度分别为0mW/cm2、25.50mW/cm2，55.9mW/cm2，86.3mW/cm2，116.8mW/cm2和147.2mW/cm2，施加电压分别是1V、2V、3V、4V、5V和6V。图4为在调制器上照射激光的功率密度分别为0mW/cm2、25.50mW/cm2、55.9mW/cm2、86.3mW/cm2、116.8mW/cm2和147.2mW/cm2作用下，用太赫兹时域光谱仪器测量增幅和共振频率调制透射谱线。从图4可知，通过测试太赫兹波高阶模Fano共振超材料调制器的透射谱线的增幅的增减和谐振频率偏移的方法，得到在6个不同激光功率密度下太赫兹电场沿着y方向偏振的钙钛矿超材料Fano共振振幅的调制深度最大为150％；四偶极子的谐振频率偏移分别为-50、41、145、202、250GHz；八偶极子Fano共振的谐振频率偏移分别为-32、46、75、172、254GHz；十六偶极子Fano共振的谐振频率偏移分别为-34、20、75、163、245GHz；图5为在该调制器上照射激光的功率密度分别为0mW/cm2、25.50mW/cm2、55.9mW/cm2、86.3mW/cm2、116.8mW/cm2和147.2mW/cm2作用下，用太赫兹时域光谱仪器测量增幅和共振频率调制透射谱线。其中，调制深度的定义：(没有施加光电的透射率-施加了光电的透射率/没有施加光电的透射率)×100％；共振频率偏移定义：施加不同的光和电之间的共振频率的差。从图5可知，在6个不同激光功率密度下太赫兹电场沿着y方向偏振的石墨烯和钙钛矿联合的超材料Fano共振振幅的调制深度最大为91.8％；图6为在该调制器上施加电压和照射激光的功率密度分别为1V-10.3mW/cm2、2V-40.7mW/cm2、3V-71.1mW/cm2、4V-101.5mW/cm2、5V-131.9mW/cm2和6V-162.4mW/cm2作用下，用太赫兹时域光谱仪器测量增幅和共振频率调制透射谱线。从图6可知，在6个施加不同的电压和激光功率组合下太赫兹电场沿着y方向偏振的石墨烯和钙钛矿联合的超材料Fano共振振幅的最大调制深度150％；四偶极子Fano共振谐振频率偏移分别为109、145、174、216、229GHz；八偶极子振幅的谐振频率偏移分别为52、127、172、244、261GHz；十六偶极子Fano共振振幅谐振频率偏移分别为84、149、208、261、315GHz。由此可见，本发明实现了太赫兹波段高灵敏度，高调制深度，高共振频率偏移的调制。增幅的调制深度高达150％，共振频率的红移高达805GHz。总之，本发明实施例提供的超材料调制器，其调制更灵活，灵敏度更高，调制更加多样化。
实施例二：
如图7所示，本发明实施例提供了一种超材料调制器的制备方法，所述方法包括：
S1、制备一层高阻硅层作为底层衬底层7。
制备一层500μm厚的高阻硅层。
S2、在底层衬底层7上旋涂聚酰亚胺，具体步骤包括：
在500μm高阻硅上旋涂10μm厚聚酰亚胺膜：将制备好的高阻硅清洗干净后，在抛光面上旋涂粘度为3600(厘泊)聚酰亚胺溶液，旋涂时间为60秒，转速为2200RPM。然后对聚酰亚胺溶液进行烘烤，烘烤温度依次为120℃，200℃和230℃时各持续1小时，接着在250℃的情况下再持续烘烤2小时。
S3、在所述聚酰亚胺上旋涂光刻胶，利用光刻工艺制备金属结构层5。
S31、利用光刻板在所述聚酰亚胺上旋涂光刻胶；所述光刻板具有设计好的形状；
在上述步骤S2中制备好的高阻硅层基底聚酰亚胺薄膜衬底上，旋涂LOR光刻胶，旋涂转速为4000RPM,持续时间为60秒；然后，在150℃的热板上烘干5分钟；接着继续在LOR光刻胶上旋涂AZ1500金属剥离胶，旋涂转速为6000RPM,持续时间为60秒；最后放在90C℃的热板上烘干10分钟。其中，旋涂光刻胶时所使用的光刻板可以任意设置形状，本发明实施例中所使用的光刻板可以使聚酰亚胺表面露出多个类U型的形状。
S32、将所述光刻胶进行曝光和显影；
将上述步骤S31中旋涂好的光刻胶曝光和显影，曝光时间为6秒，显影时间为16s显影后进行烘烤，烘烤温度为90℃，时间为10分钟。
S33、在所述聚酰亚胺上未被光刻胶覆盖的部位蒸镀钛和铝；
在露出的聚酰亚胺膜上面蒸20nm厚的钛和200nm厚的铝。
S34、剥离光刻胶，得到金属结构层5；
将步骤S33中蒸好金属的样品浸泡在丙酮溶液中进行剥离去除剩下的光刻胶与光刻胶上的第一层金属，浸泡时间10-15分钟左右即可。然后用异丙醇及去离子水清洗。最后得到一层多个左右两臂长度不相等的类U型金属结构。
S4、在所述金属结构层5上旋涂钙钛矿；
在金属结构层上旋涂250纳米厚的钙钛矿薄膜，旋涂时间为30秒，转速为6000RPM。
S5、在所述钙钛矿上旋涂聚酰亚胺膜；
在上述步骤S4所得到的钙钛矿薄膜上旋涂1μm厚聚酰亚胺膜，旋涂时间为60秒，转速为4000RPM。
S6、利用化学气相沉积方法制备单层石墨烯；并将所述单层石墨烯转移至所述聚酰亚胺膜上表面；
S7、在所述单层石墨烯上制备第二金属电极17；
S8、在所述单层石墨烯上利用旋涂法制备离子胶层；
S9、在所述离子胶层上制备第一金属电极15。
经过上述步骤，就可以得到太赫兹超材料调制器，该结构的太赫兹调制器相比以往的调制器，调制更灵活，灵敏度更高，调制更加多样化。增幅的调制深度高达95％，共振频率的红移高达500GHz。施加不同的电压和激光功率组合对增幅和共振频率进行调制。通过测试太赫兹波高阶模Fano共振超材料调制器的透射谱线的增幅的增减和谐振频率偏移的方法，得到在6个不同激光功率密度下太赫兹电场沿着y方向的偏振钙钛矿超材料Fano共振振幅的调制深度最大为150％；四偶极子的谐振频率偏移分别为-50、41、145、202、250GHz；八偶极子Fano共振的谐振频率偏移分别为-32、46、75、172、254GHz；十六偶极子Fano共振的谐振频率偏移分别为-34、20、75、163、245GHz；在6个不同激光功率密度下电场分别y方向偏振的石墨烯和钙钛矿联合的超材料Fano共振振幅的调制深度最大为91.8％；在6个施加不同的电压和激光功率组合下电场分别y方向偏振的石墨烯和钙钛矿联合的超材料Fano共振振幅的最大调制深度150％；四偶极子Fano共振谐振频率偏移分别为109、145、174、216、229GHz；八偶极子振幅的谐振频率偏移分别为52、127、172、244、261GHz；十六偶极子Fano共振振幅谐振频率偏移分别为84、149、208、261、315GHz，由此可见，本发明实现了太赫兹波段高灵敏度，高调制深度，高共振频率偏移的调制。
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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种超材料调制器，其特征在于，所述超材料调制器包括自上而下排列的表层、石墨烯层、第一柔性介质层、钙钛矿层、金属结构层、第二柔性介质层和底层衬底层；
所述金属结构层由若干个金属结构组成，所述金属结构包括两个长度不等的金属条和一个两端分别与所述两个长度不等的金属条垂直连接的横梁金属条；
激光入射引起所述石墨烯层与所述钙钛矿层的电导率变化，对入射的太赫兹波进行多材料光电联合调控；
所述金属结构与所述太赫兹波相互作用产生共振，增加所述多材料光电联合调控的调制深度；
所述第一柔性介质层和所述第二柔性介质层均为聚酰亚胺层；
所述钙钛矿层的分子式为CH3NH3PbI3。
2.根据权利要求1所述的超材料调制器，其特征在于，
所述表层设置有第一金属电极；
所述石墨烯层设置有第二金属电极，所述第二金属电极与所述石墨烯层中的单层石墨烯相连；
所述第一金属电极与外接电源正极连接；所述第二金属电极与外接电源负极连接。
3.根据权利要求1所述的超材料调制器，其特征在于，
所述表层为离子胶层；所述离子胶层为所述石墨烯层提高偏压。
4.根据权利要求1所述的超材料调制器，其特征在于，
所述若干个金属结构按照固定间隔呈阵列式排列。
5.根据权利要求1所述的超材料调制器，其特征在于，所述表层、所述石墨烯层、所述第一柔性介质层、所述钙钛矿层、所述金属结构层、所述第二柔性介质层和所述底层衬底层的边长均为基本单元的周期长度；所述基本单元为单个超材料调制器；
所述基本单元的周期长度均为49-52微米，所述基本单元之间的间隔为8-11微米。
6.根据权利要求1所述的超材料调制器，其特征在于，所述激光入射引起所述石墨烯层与所述钙钛矿层的电导率变化，对入射的太赫兹波进行多材料光电联合调控，具体包括：
激光照射激发石墨烯层的电导率增加；激光穿过所述石墨烯层后，照射至钙钛矿层上，使所述钙钛矿层的电导率增加；
当太赫兹波入射时，所述激光激发的石墨烯层电导率的增加对太赫兹波进行波前调控；所述钙钛矿层的电导率增加，对太赫兹波再次调控；
调控时所述金属结构与太赫兹波相互作用产生共振的共振频率产生红移，共振变弱直至消失。
7.根据权利要求1所述的超材料调制器，其特征在于，所述金属结构与所述太赫兹波相互作用产生共振，增加所述多材料光电联合调控的调制效果，具体包括：
在所述金属结构与所述太赫兹波的相互作用下引起太赫兹波的亚辐射和超辐射的耦合共振；所述耦合共振能增强电场和高Q值响应，从而增加所述多材料光电联合调控的调制深度。
8.一种如权利要求1所述的超材料调制器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
制备一层高阻硅层作为底层衬底层；
在所述底层衬底层上旋涂聚酰亚胺；
在所述聚酰亚胺上旋涂光刻胶，利用光刻工艺制备金属结构层；
在所述金属结构层上旋涂钙钛矿；
在所述钙钛矿上旋涂聚酰亚胺膜；
利用化学气相沉积方法制备单层石墨烯；并将所述单层石墨烯转移至所述聚酰亚胺膜上表面；
在所述单层石墨烯上制备第二金属电极；
在所述单层石墨烯上利用旋涂法制备离子胶层；
在所述离子胶层上制备第一金属电极。
9.一种如权利要求8所述的超材料调制器的制备方法，其特征在于，所述在所述聚酰亚胺上旋涂光刻胶，利用光刻工艺制备金属结构层，具体包括：
利用光刻板在所述聚酰亚胺上旋涂光刻胶；所述光刻板具有设计好的形状；
将所述光刻胶进行曝光和显影；
在所述聚酰亚胺上未被光刻胶覆盖的部位蒸镀钛和铝；
剥离光刻胶，得到金属结构层。
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