液晶集成硅基超表面调控太赫兹器件

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuchen2007
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最近日渐成熟的第五代(5G)无线网络技术已在世界范围内进行部署。对下一代(6G)通信的基础研究也在逐渐开始,而随着6G系统所需的信道容量已远超当今的信道容量,具有比射频频段更高载波频率的太赫兹(THz)频段非常有前途。在THz波调制器件中,超表面以其共振特性,可以保持器件轻薄的同时精准的在亚波长量级上操控THz波前,引入突变的相位,以解决传统THz调制器件笨重的问题。除此之外,器件的可调谐性会较大的扩展器件的功能性,因此实现可调介质超表面也是研究的热点。在本文中,我们尝试采用液晶实现超表面的可调谐性,因为液晶有着从可见光到微波的宽带双折射以及出色的电光响应能力。首先针对THz波强度的调制,我们提出了一种新型的介质超表面可调吸收器,通过设置谐振单元尺寸位于边界条件处,改变作为环境介质的液晶指向矢以改变环境折射率,可以实现强度吸收的跳变。同时针对THz波前操纵,将利用动态光取向的图案化液晶光栅集成到偏振依赖的硅基超表面上,以实现动态调制THz波前,可以主动改变超表面的焦点位置。硅基材料在THz波段的高透过率和与集成电路较好的工艺兼容性,成为了制备THz介质超材料的首选,也避免了光频段超表面制备昂贵费时的难点。同时,在文中详细介绍了从设计模拟到实验制备与测试的流程,我们的设计思路可能为实现多功能和可调谐THz超器件提供新的思路,可以促进THz元器件的发展。
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