[发明专利]一种单偏振温控太赫兹开关

说明书

本发明公开了一种单偏振温控太赫兹开关。它包括信号输入端、信号输出端、输入波导、输出波导、中间波导；其中，中间波导由相同数量的二氧化钒薄片和硅薄片依次交叉排列而成；当太赫兹波从输入波导输入时，通过调节温度大小，改变二氧化钒的有效介电常数，从而实现对该开关的谐振频率进行温度可调，实现对该太赫兹波开关的温控功能。本发明具有结构简单紧凑，易实现等特点，在太赫兹通信系统、传感、成像方面具有巨大的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种开关，尤其涉及一种单偏振温控太赫兹开关。

背景技术

太赫兹波在电磁波谱中位于微波与远红外光之间，处于电子学向光子学的过渡领域，它集成了微波通信和光通信的优点，同时比较现有两种通信手段，太赫兹波表现出了一些特有的优良性质，比如传输容量大、方向性好、抗干扰能力强、光子能量低等。太赫兹开关是太赫兹通信和成像系统的重要功能器件之一，太赫兹开关的深入研究对太赫兹技术的广泛应用具有深远意义。

二氧化钒在太赫兹功能器件中具有重要的应用。在钒的低价氧化物中，二氧化钒以相变幅度大、相变温度最接近室温而倍受关注。在临界温度为340K(68℃)时，二氧化钒发生半导体——金属相变，由低于68℃时的半导体态转变为高于68℃时的金属态，伴随相的变化，其物理性质也会发生可逆性突变。因此，二氧化钒的特性就可用温度来进行主动控制。本发明利用二氧化钒来制作太赫兹波开关，利用了二氧化钒介电常数的温控特性，通过改变温度大小来改变二氧化钒相对介电常数值，实现谐振频率的平移现象，从而实现开关可调功能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题,并提供一种单偏振温控太赫兹开关，这是一种新型的超紧凑高性能太赫兹开关，可放置在芯片上用于太赫兹通信系统、传感系统等。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

单偏振温控太赫兹开关，它包括信号输入端、信号输出端、输入波导、输出波导、中间波导、二氧化钒薄片、硅薄片，输入波导的右边是中间波导，中间波导是相同数量的二氧化钒薄片和硅薄片依次交叉紧贴排列而成，在中间波导的右边是输出波导，输入波导的左端设有信号输入端，输出波导的右端设有信号输出端，太赫兹偏振信号从信号输入端输入，从信号输出端输出，包含信号输入端、信号输出端、输入波导、输出波导和中间波导的整个结构放置在一块玻璃基底上。当太赫兹波从输入波导输入时，通过调节温度大小，改变二氧化钒的有效介电常数，从而实现对该开关的谐振频率进行温度可调，实现对该太赫兹波开关的温控功能。

基于上述方案，可进一步采用如下优选方式：

所述的输入波导的材料为硅材料，长度为1mm，宽度为400μm，高为220μm。所述的输出波导的材料为硅材料，长度为1mm，宽度为400μm，高为220μm。所述的中间波导中二氧化钒薄片和硅薄片的形状大小相同。所述的二氧化钒薄片和硅薄片的长度为5μm，宽度为400μm，高为220μm，数量都为20。

本发明中，定义长度方向为图2中从左到右的方向；宽度方向为平面上与长度方向垂直的方向，即图2中垂直纸面的方向；高度方向为图2中从下到上的方向。

本发明利用二氧化钒来制作太赫兹波开关，利用了二氧化钒介电常数的温控特性，通过改变温度大小来改变二氧化钒相对介电常数值，实现谐振频率的平移现象，从而实现开关可调功能。本发明具有结构简单紧凑，易实现等特点，在太赫兹通信系统、传感、成像方面具有巨大的应用价值。

附图说明：

图1是单偏振温控太赫兹开关三维结构示意图；

图2是单偏振温控太赫兹开关侧视图；

图3是单偏振温控太赫兹开关的“开”状态示意图；

图4是单偏振温控太赫兹开关的“关”状态示意图；

图5是单偏振温控太赫兹开关TM偏振透过率曲线图；