[发明专利]一种基于石墨烯/超材料协同驱动的电控液晶可调太赫兹波吸收器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯/超材料协同驱动的电控液晶可调太赫兹波吸收器，其特征在于，所述吸收器包括石英基板a（1）、液晶层（5）和石英基板b（8），石英基板a（1）和石英基板b（8）通过框胶结合构成液晶盒，液晶层（5）设于石英基板a（1）和石英基板b（8）相接处；石英基板a（1）的内侧从里到外依次包括周期亚波长金属单元阵列（2）、多孔石墨烯层（3）和光取向层a（4）；所述石英基板b（8）的内侧从里到外依次包括金属反射镜（6）和光取向层b（7）；所述液晶层（5）包括二氧化硅微球衬垫材料和液晶材料，所述二氧化硅微球衬垫材料设于所述液晶层（5）四周，分别与石英基板a（1）和石英基板b（8）的内侧相接，所述液晶材料为太赫兹波段大双折射率液晶材料，待石英基板a（1）、二氧化硅微球衬垫材料和石英基板b（8）框胶结合成液晶盒后，注入二氧化硅微球衬垫材料形成的中间空气层中。

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯/超材料协同驱动的电控液晶可调太赫兹波吸收器，其特征在于，所述多孔石墨烯层（3）中石墨烯的层数是2-5层，其表面分布有直径为微米级的孔洞。

3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯/超材料协同驱动的电控液晶可调太赫兹波吸收器，其特征在于，所述周期亚波长金属单元阵列（2）的周期小于入射光太赫兹的波长，为100~200 μm。

4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯/超材料协同驱动的电控液晶可调太赫兹波吸收器，其特征在于，所述周期亚波长金属单元阵列（2）为十字形或圆盘形，厚度为100~500 nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯/超材料协同驱动的电控液晶可调太赫兹波吸收器，其特征在于，所述金属反射镜（6）为金属平板，厚度为100-500 nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯/超材料协同驱动的电控液晶可调太赫兹波吸收器，其特征在于，所述液晶材料在0.5-2.5 THz时的双折射率为0.25-0.4。

7.基于权利要求1所述的一种基于石墨烯/超材料协同驱动的电控液晶可调太赫兹波吸收器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一.取石英基板a（1）和石英基板b（8）熔融，在熔融石英基板a（1）内侧通过光刻和镀膜工艺设置周期亚波长金属单元阵列（2），在石英基板b（8）内侧通过镀膜工艺设置金属反射镜（6）；

步骤二. 在铜箔衬底上生长2~5层化学气相沉积法（CVD）生长的石墨烯，然后将石墨烯薄膜通过常规转移法从铜箔衬底上转移至周期亚波长金属单元阵列（2）表面，然后对其表面进行紫外臭氧方法处理，制得表面带有微米级孔洞的多孔石墨烯层（3）；

步骤三.在多孔石墨烯层（3）表面涂敷光控取向剂薄膜制得光取向层a（4），在金属反射镜（6）的表面涂敷光控取向剂薄膜制得光取向层b（7），所述光控取向剂薄膜为取向在光敏取向剂的薄膜制得；

步骤四.选取液晶材料，根据所选取的液晶材料的折射率参数和目标吸收器类型计算出所需要的液晶层厚度d，液晶层厚度d取λ/(40n)到λ/(20n)之间，并选择直径对应液晶层厚度值的二氧化硅微球作为四周衬垫材料，λ是波长，n是液晶折射率；

步骤五.在光取向层b（7）表面的四周放置二氧化硅微球衬垫材料后，将石英基板a（1）内侧光取向层a（4）所在面和石英基板b（8）内侧光取向层b（7）所在面相对放置，然后曝光赋予光控取向剂薄膜分子均匀指向，再使用框胶将石英基板a（1）、二氧化硅微球衬垫材料和石英基板b（8）从上到下封装成液晶盒；

步骤六.将液晶材料注入液晶盒内二氧化硅微球衬垫形成的中间空气层中，最终利用液晶的电控双折射特性，通过电压调节液晶的折射率来实现超宽带太赫兹波的调控。

8.根据权利要求7所述的一种基于石墨烯/超材料协同驱动的电控液晶可调太赫兹波吸收器的制备方法，其特征在于，当所述步骤五中曝光赋予光控取向剂薄膜分子均匀指向设置在封装成液晶盒之前时，先以偏振方向与周期压波长金属单元阵列（2）中任一支臂或者直径所在方向平行的线偏振紫外或蓝光垂直曝光赋予取向剂分子均匀指向，然后再做成液晶盒；当所述步骤五中曝光赋予光控取向剂薄膜分子均匀指向设置在封装成液晶盒之后时，先使用框胶封装成液晶盒，再以偏振方向与周期压波长金属单元阵列（2）中任一支臂或者直径所在方向平行的线偏振紫外或蓝光垂直曝光赋予光取向层a（4）和光取向层b（7）中取向剂分子均匀指向。