[发明专利]一种焦距可调的太赫兹透镜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种焦距可调的太赫兹透镜，其特征在于：包括相对设置的第一基板和第二基板以及位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层；第一基板朝向第二基板的一侧设有第一取向层，第二基板朝向第一基板的一侧设有第二取向层，第二取向层和第二基板之间设有介质超构表面层；所述第一取向层和第二取向层具备相同的取向方向，均为沿着入射太赫兹波的偏振方向的均一取向；所述液晶层设于第一取向层和第二取向层之间，液晶层中液晶分子的取向方向为沿着入射太赫兹波的偏振方向的均一取向。

2.根据权利要求1所述的焦距可调的太赫兹透镜，其特征在于：所述介质超构表面层包括阵列分布的介质柱结构，位于不同阵列位置的介质柱具有相同的高度和周期、不同的长度和宽度。

3.根据权利要求1所述的焦距可调的太赫兹透镜，其特征在于：太赫兹波入射被液晶包覆的介质超构表面层时，介质柱结构产生的共振相位满足：

其中，x为介质柱的长度方向所在位置坐标，y为介质柱的宽度方向所在位置坐标，f为透镜焦距，λ为太赫兹波的波长。

4.根据权利要求2所述的焦距可调的太赫兹透镜，其特征在于：所述介质柱的横截面为椭圆形或长方形。

5.根据权利要求4所述的焦距可调的太赫兹透镜，其特征在于：入射太赫兹波的波长为λ，所述介质柱的横截面为长方形，介质柱的长为l，宽为w，阵列周期为T；其中l＜2/2，w＜λ/2，λ/3＜T＜λ/2。

6.根据权利要求1所述的焦距可调的太赫兹透镜，其特征在于：所述液晶层的液晶为具有第一折射率和第二折射率的双折射率材料，第一折射率和第二折射率之间的差值为Δn，0.2≤Δn≤0.4。

7.根据权利要求1所述的焦距可调的太赫兹透镜，其特征在于：液晶层的厚度为200～300μm。

8.根据权利要求1所述的焦距可调的太赫兹透镜，其特征在于：所述第一基板和第二基板为本征硅或掺杂硅，第一取向层和第二取向层为光控取向层。

9.一种权利要求1～8中任一项所述的太赫兹透镜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

提供第一基板和设有介质超构表面层的第二基板；

在第一基板的一侧表面制备第一光控取向层；

在第二基板介质超构表面层的一侧表面制备第二光控取向层；

对光控取向层进行紫外偏振曝光，以形成具有分子指向矢定向排列的控制图形；

在第一基板的第一光控取向层一侧设置间隔粒子，后将第一基板和第二基板封装，使得第一基板和第二基板相对设置，超构表面位于靠近第一基板的一侧，第一光控取向层朝向介质超构表面层，第二光控取向层朝向第一基板；

在第一基板和第二基板之间灌注液晶材料，控制图形控制液晶分子指向矢沿定向排列。

10.根据权利要求1～8中任一项所述的太赫兹透镜在太赫兹成像中的应用。