[发明专利]基于光调声子等离子体共振分裂的太赫兹调制器及其制备方法在审

专利信息
申请号: 202210514678.6 申请日: 2022-05-12
公开(公告)号: CN114911079A 公开(公告)日: 2022-08-16
发明(设计)人: 凌福日;肖永汭 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: G02F1/00 分类号: G02F1/00;C23C14/04;C23C14/14;C23C14/30
代理公司: 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 代理人: 张晓博
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 基于 光调声子 等离子体 共振 分裂 赫兹 调制器 及其 制备 方法
【说明书】:

发明属于太赫兹技术领域,公开了一种基于光调声子等离子体共振分裂的太赫兹调制器及其制备方法,包括石英基底和光刻在石英基底表面的若干金属单元,若干金属单元周期性排列;金属单元表面覆盖有一层半导体材料薄膜。本发明与金属结构中的电子相比,介质材料中的声子具有较低损耗,可以代替金属结构,相较于利用金属结构的等离子诱导透明的太赫兹调制器件,利用声子等离子体共振劈裂的太赫兹调制器件有着其特有的优势。光学声子通常比贵金属中的集体电子共振低三个数量级的寿命,表现出明显较低的损耗。声子在纳米结构表面频繁的散射可以显著地降低了热传导,可以成为一个额外的热耗散通道。

技术领域

本发明属于太赫兹技术领域,尤其涉及一种基于光调声子等离子体共振分裂的太赫兹调制器及其制备方法。

背景技术

目前,太赫兹技术有着迷人的发展前景,相对于光波和电磁波在通信上具有巨大潜力。对于较低的电磁波,辐射源是基于经典电子运输控制而发电,对于大多数介电材料都是透明的,允许在室内接收无线电信号,但电磁波在雷达等成像应用的分辨率通常被限制在几厘米以内;对于较高频段的光波,电磁辐射通常在自由空间中传播,在许多材料中是不透明的,光辐射会发生强烈散射。对于介于两者之间的太赫兹波,其同时拥有两者的传播特性。在某些情况下,太赫兹无线通信还能提供一些优势:相比于微波,太赫兹通信具有增加带宽容量的潜力,同时更具有方向性;相比于红外辐射,太赫兹辐射的衰减率较低,可以提供更长的链路;太赫兹波可以防止信道干扰,实现“安全”通信链路。因此,作为太赫兹技术核心之一的太赫兹调制技术也越来越得到重视。

根据工作原理,太赫兹调制器大致可以分为电调谐太赫兹调制器制器、热调谐太赫兹调制器、光调谐太赫兹调、磁调谐太赫兹调制器等。超材料调制器件:超材料一般是指人们利用传统材料(例如金属)构成微结构单元并按照周期性排列的复合材料,其性质取决于结构的几何尺寸和排列。通常超材料结构采用金属棒和开口谐振环(SRR)。利用金属棒的等离子体共振和开口谐振环的LC共振对太赫兹波进行调制。近几年来,利用超材料之间的的周期性排列与太赫兹波相互耦合对太赫兹波的振幅、相位等参数进行调节已经越来越成熟。目前利用的太赫兹超材料调制器件由于由金属结构构成,不可避免的存在电子损耗,表面等离子体激源是由电子介导的,紧密的局域化总是伴随着欧姆损耗的增加,导致其有相当大的损耗,欧姆损耗往往伴随着热损耗,这限制了其发展,寻找可代替的低损耗材料很有意义。

通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:

现有的太赫兹超材料调制器件由金属结构构成,存在相当大的损耗。

发明内容

针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种基于光调声子等离子体共振分裂的太赫兹调制器及其制备方法。

本发明是这样实现的,一种基于光调声子等离子体共振分裂的太赫兹调制器包括:

石英基底和光刻在石英基底表面的若干金属单元;

若干金属单元周期性排列,由n个金属单元依次排列组成,其中n≥1;

所述金属单元由正方形环和位于正方形环中间的×形条合并组成,所述正方形环四边中间开有开口;

所述金属单元表面覆盖有一层半导体材料薄膜。

进一步,相邻金属单元之间存在间距,且间距相等。

进一步,所述金属单元的上下周期设置为Px和Py,Px=Py=100μm,边长设置为a,a=45μm,开口间隙设置为g,g=6.5μm,宽度设置为w,w=5μm。

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