CN111273467A - 基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置 - Google Patents

基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置，包括由下至上依次层叠的衬底、反射镜、电介质隔离层、由在线栅形超构表面电极中相邻栅极间灌注液晶形成的超构表面结构层、以及透射介质层，p偏振方向设定频率的太赫兹电磁波束由透射介质层射入；当超构表面电极接入外加电压时，对液晶施加的电压方向与太赫兹电磁波束传输方向正交。其中，超构表面电极中的间隔栅极彼此串联，形成叉指阵列电极，各间隔栅极接入相同的外加电压；或者超构表面电极中的各栅极彼此独立，用于分别控制接入各栅极的外加电压。本发明通过对液晶施加与太赫兹电磁波束传输方向正交的电压，并在可观的调制速率下实现对太赫兹电磁波束的波前相位控制。

Description

基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置
技术领域
该发明可被应用于太赫兹波段电磁波相位调制相关的领域，更具体的，涉及一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置。
背景技术
在太赫兹波技术应用领域，在微纳尺度快速地对太赫兹波信号的强度、相位等信息实现快速、高效的调制对很多太赫兹波的应用具有重大意义。超构表面(Metasurface)，指的是由亚波长结构构成的电磁天线阵列。在介观尺度，通过对光学天线形貌及其排布的合理设计，超构表面可以在二维平面内有效地调控电磁波的振幅、相位和偏振等参量，突破传统电磁定律的限制，实现在亚波长尺度上对电磁波进行有效裁剪。液晶是一种介电各向异性材料，在外加电场的作用下，液晶分子的排列方向将随电场的大小发生改变，从而改变其介电常数大小。基于液晶材料介电常数电控可调的特性，与超构表面结合，可以广泛应用于各种太赫兹波相位调制器件和强度调制器件中。2019年Yin等研究学者报道了一种基于液晶和金属等离子体超材料(Metamaterial)的电光太赫兹波强度调制器件，这种电光强度调制器件利用液晶灌注到经过设计的双层超材料中形成复合结构，通过外加电压，可以改变液晶的光学性质，从而改变器件谐振对应的频率，进而实现对特定频率反射光束的强度调制。2020年Fan Chang等研究学者报道了一种基于液晶和硅介质超构表面的太赫兹相位调制器，这种电光强度调制器件利用液晶灌注到硅超构表面中形成复合结构，通过外加电压，可以改变液晶的光学性质，从而改变器件的光学响应，进而实现对透射光束相位的调制。上述两种电光器件，均在太赫兹波段实现了对电磁波束强度或相位的大幅度调制。但是，用来给液晶施加电压的电极间距均在百微米级。这些问题会带来器件的调制速率慢和外加电压高等制约局限，进而限制它们的实际应用。具体分析如下：
液晶的响应时间包括增加电场的上升时间τon和降低电场的下降时间τoff，可分别表示为：
Figure BDA0002381445700000021
Figure BDA0002381445700000022
其中，τ0为液晶指向矢变化到原来1/e的时间；γ1为液晶的粘滞系数；K33是弯曲弹性常数；d是液晶电极间距。V是外加电压；Vth是外加电压的阈值电压。由公式可以得出，液晶电极间距过大会严重影响液晶在电压上升和下降时的响应时间，而增加外加电压可以减小电压上升时的响应时间。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供了一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位调制装置。本发明能通过外加电压并在可观的调制速率下实现对太赫兹电磁波束的波前相位调制。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提出的一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置，其特征在于，包括由下至上依次层叠的衬底、反射镜、电介质隔离层、由在线栅形超构表面电极中相邻栅极间灌注液晶形成的超构表面结构层、以及透射介质层，p偏振方向设定频率的太赫兹电磁波束由所述透射介质层射入；当所述超构表面电极接入外加电压时，对所述液晶施加的电压方向与太赫兹电磁波束的传输方向正交。
进一步地，所述超构表面电极中的间隔栅极彼此串联，形成叉指阵列电极，各间隔栅极均接入相同的外加电压。或者，所述超构表面电极中的各栅极彼此独立，用于分别控制接入各栅极的外加电压。
进一步地，所述超构表面电极的周期为亚波长尺度，相邻两栅极的间距为1～50微米；所述超构表面电极中各栅极均分别为由对太赫兹电磁波束透明且导电的材料构成的单层，或者，均分别为由导电层和所述单层构成的复合层；所述单层的厚度为亚波长尺度，所述导电层的厚度为10纳米～1微米。
进一步地，所述太赫兹电磁波束的设定频率为0.1THz～5THz。
本发明具有以下显著优点：
本发明基于液晶的光学特性设计了一种对太赫兹波相位具有强响应的超构表面结构。通过合理的设计，在液晶折射率的变化下，结构可对0.1THz～5THz频率范围的p偏振方向的太赫兹波形成300°以上的相位变化。同时，由于本发明装置是基于线栅形超构表面电极在与电磁波传输方向正交的方向施加电压，控制液晶的电极间距在十微米级或微米级(比传统的太赫兹波段液晶调制器电极间距缩小了约10倍的尺寸)，可以实现更高的调制速率并有效地减小施加电压的幅度。此外，每根线栅超构表面电极的电压可以独立控制，因此可以有效地调控出射太赫兹波的波前相位分布；进一步地，通过不同的电极施加电压方式，可以实现对太赫兹波束的相位、波前(会聚和偏转等)、偏振的调制功能。由于结构尺寸与应用电磁波的波长相关，该装置通过更换材料和比例缩放，同样可以应用到微波、红外、可见光波段。
附图说明
图1是本发明的一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置的剖视图，其中超构表面电极采用单层。
图2是图1所示太赫兹波前相位控制装置的俯视图。
图3是本发明的一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置的剖视图，其中超构表面电极采用复合层。
图4是本发明的一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置的俯视图，其中超构表面电极采用叉指阵列。
图5是不施加外界电压时，本发明实施实例1的相位调制器中液晶分子取向示意图，其中太赫兹波入射方向为垂直纸面。
图6是施加外界电压时，本发明实施实例1的相位调制器中液晶分子取向示意图，其中太赫兹波入射方向为垂直纸面。
图7是本发明实施实例1中，在正入射情况下，太赫兹波的反射相位随液晶折射率增加的变化曲线。
图8是本发明实施实例1中，在正入射情况下，太赫兹波的反射能量随液晶折射率增加的变化曲线。
图9是本发明实施实例2中相控阵的结构示意图。
图10是本发明实施实例2中相控阵实现反射波束定向偏转的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
为了更好地理解本发明，以下详细阐述本发明提出的一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置的应用实例。
图1～图3显示了本发明提出的一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置的结构示意图。该波前相位控制装置包括由下至上依次层叠的衬底5、反射镜4、电介质隔离层3、由在线栅形超构表面电极2中相邻栅极间灌注液晶1形成的超构表面结构层、以及透射介质层6，p偏振方向设定频率(频率范围为0.1THz-5 THz)的太赫兹电磁波束7由透射介质层6射入本波前相位控制装置；当超构表面电极2接入外加电压时，对液晶1施加的电压方向与太赫兹电磁波束7的传输方向正交。液晶1(图中，液晶1与超构表面电极2彼此接触，也可不接触)可灵活选取对太赫兹电磁波束7透明且具有双折射效应的各种液晶材料，如5CB、E7或掺杂有机大分子的液晶等，液晶1与超构表面电极2等厚。超构表面电极2的功能为导电和产生电磁谐振，如图2所示，为由彼此独立的若干栅极组成的线栅形阵列，相邻两栅极的间距根据应用波段(即太赫兹波段)灵活选取，一般为1～50微米。线栅形阵列的周期为亚波长尺度，一般为一个波长的十分之一到一个波长尺度的范围。由于各栅极彼此独立，每根栅极可以施加不同的电压。超构表面电极2可由对应用波段透明(即低损耗)且可以导电的材料构成单层，如掺杂硅等，掺杂浓度根据应用波段灵活选取；也可以为导电层21和上述单层22组成的复合层，如图3所示。由于对太赫兹波透明的掺杂硅的掺杂浓度可能较低，导电效果较差，采用复合层可以有效的提高导电性能。超构表面电极2采用单层方案时，厚度为亚波长尺度，一般为应用波段的一个波长的十分之一到一个波长尺度的范围；采用复合层方案时，导电层21的厚度约为10纳米到1微米，单层22的厚度为亚波长尺度，一般为应用波段的一个波长的十分之一到一个波长尺度的范围。电介质隔离层3，用于保持超构表面结构层与反射镜4的绝缘，可灵活选取各种对应用波段透明的电介质材料，如二氧化硅、三氧化二铝等，其厚度范围可为5纳米至应用波段的波长的二分之一。反射镜4可分别由各种高反射率(所述高反射率代表正入射反射率大于50％)的镜面组成，如分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg reflector)、金属反射镜或声子激元(Phonon polariton)反射层等等，用于反射太赫兹波。衬底5和透射介质层6可选取常见的二氧化硅、硅等透明电介质材料；其中，衬底5用于为其上的所有结构层提供物理支撑和电学隔离；透射介质层6用于对超构表面结构层进行封装并透过入射p偏振方向设定频率的太赫兹电磁波束7。
此外，将图2所示的线栅形阵列通过结构演化，将间隔栅极彼此串联，形成叉指阵列电极，如图4所示，以此替换上述线栅形阵列。
为进一步说明该器件的工作原理，提供了两个具体的实施实例。其中，实施实例一为相位调制器，实施实例二为相控阵。
实施实例一中，相位调制器的工作频率为0.5THz。如图3所示，液晶1选取的液晶材料为E7，在外加电压为0～15V时，在太赫兹波段的折射率变化约为1.55～1.7。反射镜4选取金为构成材料，厚度为100纳米。选取三氧化二铝作为构成电介质隔离层3的材料，厚度为200纳米。超构表面电极2选取硅和金作为构成材料的复合层，导电层21的金厚度为100纳米，对应用波段透明且可以导电材料构成的单层22中硅掺杂浓度为1.4×1014每立方厘米，单层22厚度为130微米。线栅形超构表面电极2采用如图4所示的叉指阵列电极，该阵列电极的周期d根据设定频率(0.5THz)而设计为305微米，叉指间距为20微米。由于相邻叉指电极之间的间距为20微米，较之传统沿电磁波传播方向布设电极的方式，有效地减小了液晶的两侧布设电极的间距。衬底5和用于封装的透射介质层6选取二氧化硅作为材料，厚度均为500微米。入射p偏振方向的太赫兹电磁波束7的频率选取为0.5THz。如图5所示(为了更清晰地表示液晶1中液晶分子的取向，图5、图6中液晶1与超构表面电极2中的栅极宽度未按比例绘制，仅为示意图)，当不施加外界电压时，液晶1中的液晶分子取向受到叉指阵列结构方向的影响，指向叉指延展方向，液晶1对于p偏振方向入射太赫兹电磁波束7的折射率为1.55。当施加外界电压时，如图6所示，液晶1中液晶分子取向将受到叉指相邻栅极间的电压差驱动，趋向于垂直叉指的方向液晶1对p偏振方向入射的太赫兹电磁波束7的折射率随着电压增加，逐渐从1.55增长到1.7。在这个过程中，0.5THz频率的太赫兹电磁波束7在经过相位调制器后反射光束的相位发生变化，如图7所示，相位变化可达到324°。在这个相位调制变化过程中，该频率下的太赫兹光束反射效率可以保持在90％以上，如图8所示。
实施实例二中，相控阵的工作频率为0.5THz。基本结构如图2、图3所示。线栅形超构表面电极2的结构和施加电压方式如图9所示，各栅极彼此独立，相邻栅极间电压差可以独立控制，其他配置与实施实例一中的相位调制器的配置保持一致。如图10所示，由于可以独立控制相邻栅极间的电压差，通过本实施实例器件，可以令入射p偏振方向设定频率的太赫兹电磁波束7在经由器件反射后形成的反射太赫兹波束8在每一对栅极间具有相同的梯度相位差
Figure BDA0002381445700000052
进而使经由相邻栅极反射的波束在等相位面上产生波程差
Figure BDA0002381445700000051
λ为太赫兹波段的一个波长。栅极周期d和波程差ΔR存在以下几何关系：ΔR＝d·sinθ，表明经由器件反射的太赫兹波发生了角度θ的偏折。因此，通过外加电压控制，本实施实例器件可以实现对太赫兹波段的波前相位调制，对正入射太赫兹波实现设定角度的偏折。
本发明实施实例一和实例二中相位调制器的制备方法可参考如下：
步骤1、在500微米硅片(超构表面电极2复合层中涉及的硅材料)上蒸镀200纳米三氧化二铝(电介质隔离层3)并蒸镀金层约50纳米(为反射镜4二分之一层厚)。
步骤2、在500微米厚石英片(衬底5)上蒸镀约50纳米(反射镜4二分之一层厚)金层。
步骤3、将步骤1与步骤2获得的样品进行金金键合，形成反射镜4。
步骤4、将步骤3形成样品中的硅片部分减薄并抛光后至130微米，作为超构表面电极2中的单层22。
步骤5、在步骤4形成的样品上蒸镀100纳米金膜，形成超构表面电极2中的导电层层21。
步骤6、利用光刻技术和刻蚀技术进行结构化刻蚀,形成超构表面电极2。
步骤7、在步骤6得到的超构表面电极2的各栅极间灌注液晶1并利用石英片(透射介质层6)进行封装。
综上，本发明采用了线栅形布设的液晶和超构表面电极结构；针对液晶采用了一种与入射电磁波传输方向正交的施加电压的方式；进一步地，每一栅极的外加电压都可以独立控制，通过不同的外加电压施加方式，器件可以实现不同的功能；此外，本发明应用实例的结构设计虽然面向太赫兹波，但是同样可以应用于微波、近红外和可见光波段。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于液晶和线栅形超构表面的太赫兹波前相位控制装置，其特征在于，包括由下至上依次层叠的衬底、反射镜、电介质隔离层、由在线栅形超构表面电极中相邻栅极间灌注液晶形成的超构表面结构层、以及透射介质层，p偏振方向设定频率的太赫兹电磁波束由所述透射介质层射入；当所述超构表面电极接入外加电压时，对所述液晶施加的电压方向与太赫兹电磁波束的传输方向正交。
2.根据权利要求1所述的太赫兹波前相位控制装置，其特征在于，所述超构表面电极中的间隔栅极彼此串联，形成叉指阵列电极，各间隔栅极均接入相同的外加电压。
3.根据权利要求1所述的太赫兹波前相位控制装置，其特征在于，所述超构表面电极中的各栅极彼此独立，用于分别控制接入各栅极的外加电压。
4.根据权利要求1所述的太赫兹波前相位控制装置，其特征在于，所述超构表面电极的周期为亚波长尺度，相邻两栅极的间距为1～50微米；
所述超构表面电极中各栅极均分别为由对太赫兹电磁波束透明且导电的材料构成的单层，或者，均分别为由导电层和所述单层构成的复合层；所述单层的厚度为亚波长尺度，所述导电层的厚度为10纳米～1微米。
5.根据权利要求1所述的太赫兹波前相位控制装置，其特征在于，所述液晶与所述超构表面电极等厚，且选用对所述太赫兹电磁波束透明且具有双折射效应的液晶材料，包括5CB、E7和掺杂有机大分子的液晶材料。
6.根据权利要求1所述的太赫兹波前相位控制装置，其特征在于，所述电介质隔离层选取对所述太赫兹电磁波束透明的电介质材料，厚度为5纳米～太赫兹波段波长的二分之一。
7.根据权利要求1所述的太赫兹波前相位控制装置，其特征在于，所述反射镜由正入射反射率大于50％的镜面组成，包括分布式布拉格反射镜、金属反射镜或声子激元反射层。
8.根据权利要求1所述的太赫兹波前相位控制装置，其特征在于，所述太赫兹电磁波束的设定频率为0.1THz～5THz。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112003021A (zh) * 2020-08-14 2020-11-27 上海交通大学 利用超材料特性扩大液晶调谐范围的方法及***
CN112952392A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 东南大学 一种液晶调控太赫兹数字可编程超表面
CN113394647A (zh) * 2021-06-25 2021-09-14 重庆邮电大学 一种基于线偏压位置的太赫兹波相位调控***
CN114609803A (zh) * 2020-12-04 2022-06-10 清华大学 一种基于液晶材料的动态超构表面
CN115167026A (zh) * 2022-08-04 2022-10-11 兰州大学 一种可调谐多模双频高效率反射型偏振转换器件
CN115513653A (zh) * 2022-10-24 2022-12-23 北京星英联微波科技有限责任公司 基于二维电调材料的可编码四波束天线、超表面模块及复合天线结构
WO2023231859A1 (zh) * 2022-06-02 2023-12-07 华为技术有限公司 一种液晶器件、光学调制装置和***
CN114609803B (zh) * 2020-12-04 2024-07-19 清华大学 一种基于液晶材料的动态超构表面

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130050602A1 (en) * 2011-08-31 2013-02-28 Emma MACPHERSON Terahertz in-plane and terahertz out-of-plane switching liquid crystal devices
CN107092147A (zh) * 2017-05-27 2017-08-25 南京邮电大学 一种反射式电控可调太赫兹液晶波片及其制备方法
US20180231806A1 (en) * 2016-02-29 2018-08-16 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator and optical transmission device using optical modulator
CN108957876A (zh) * 2018-09-19 2018-12-07 苏州晶萃光学科技有限公司 一种可调太赫兹波前调制器及其制备方法
CN109037951A (zh) * 2018-07-12 2018-12-18 清华大学 微波毫米波与太赫兹空间电磁波调相器
CN109407420A (zh) * 2018-10-24 2019-03-01 上海无线电设备研究所 一种太赫兹蓝相液晶光栅及其制作方法
CN110221447A (zh) * 2019-05-22 2019-09-10 清华大学 一种基于超构表面的结构光投影衍射光学器件
CN110676673A (zh) * 2019-11-11 2020-01-10 杭州电子科技大学富阳电子信息研究院有限公司 基于多指栅结构的太赫兹辐射源器件及其调控方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103105686A (zh) * 2011-11-09 2013-05-15 南开大学 反射式太赫兹可调谐偏振控制器
CN103176315A (zh) * 2011-12-20 2013-06-26 群康科技(深圳)有限公司 显示装置和电子装置
EP3179297B1 (en) * 2015-12-09 2020-04-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Meta device
CN106019648B (zh) * 2016-05-27 2019-02-12 哈尔滨理工大学 一种基于低电压驱动液晶材料的可调谐太赫兹超材料滤波器及其制备方法
TWI628413B (zh) * 2016-10-11 2018-07-01 國立中山大學 矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器
CN107942538A (zh) * 2017-11-13 2018-04-20 中国计量大学 电控太赫兹波幅度控制器
CN109193162B (zh) * 2018-09-20 2020-11-20 合肥工业大学 一种太赫兹反射式移相单元及其内部液晶的快速调控方法
CN109143618A (zh) * 2018-10-17 2019-01-04 长江师范学院 一种太赫兹调制器
CN109298555B (zh) * 2018-10-25 2020-11-03 南开大学 太赫兹磁纳米液晶相移器及其制备方法
CN109814283B (zh) * 2019-03-27 2020-08-28 电子科技大学 低电压驱动的常开型太赫兹超表面调制器及制备方法
CN110187522B (zh) * 2019-05-24 2022-09-09 中国计量大学上虞高等研究院有限公司 硅基Bi2O2Se结构太赫兹波开关
CN110534909B (zh) * 2019-09-04 2021-07-30 哈尔滨理工大学 一种基于mems平面结构重构的环偶与电偶可切换的太赫兹超材料转换器及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130050602A1 (en) * 2011-08-31 2013-02-28 Emma MACPHERSON Terahertz in-plane and terahertz out-of-plane switching liquid crystal devices
US20180231806A1 (en) * 2016-02-29 2018-08-16 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator and optical transmission device using optical modulator
CN107092147A (zh) * 2017-05-27 2017-08-25 南京邮电大学 一种反射式电控可调太赫兹液晶波片及其制备方法
CN109037951A (zh) * 2018-07-12 2018-12-18 清华大学 微波毫米波与太赫兹空间电磁波调相器
CN108957876A (zh) * 2018-09-19 2018-12-07 苏州晶萃光学科技有限公司 一种可调太赫兹波前调制器及其制备方法
CN109407420A (zh) * 2018-10-24 2019-03-01 上海无线电设备研究所 一种太赫兹蓝相液晶光栅及其制作方法
CN110221447A (zh) * 2019-05-22 2019-09-10 清华大学 一种基于超构表面的结构光投影衍射光学器件
CN110676673A (zh) * 2019-11-11 2020-01-10 杭州电子科技大学富阳电子信息研究院有限公司 基于多指栅结构的太赫兹辐射源器件及其调控方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112003021A (zh) * 2020-08-14 2020-11-27 上海交通大学 利用超材料特性扩大液晶调谐范围的方法及***
CN114609803A (zh) * 2020-12-04 2022-06-10 清华大学 一种基于液晶材料的动态超构表面
CN114609803B (zh) * 2020-12-04 2024-07-19 清华大学 一种基于液晶材料的动态超构表面
CN112952392A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 东南大学 一种液晶调控太赫兹数字可编程超表面
CN113394647A (zh) * 2021-06-25 2021-09-14 重庆邮电大学 一种基于线偏压位置的太赫兹波相位调控***
WO2023231859A1 (zh) * 2022-06-02 2023-12-07 华为技术有限公司 一种液晶器件、光学调制装置和***
CN115167026A (zh) * 2022-08-04 2022-10-11 兰州大学 一种可调谐多模双频高效率反射型偏振转换器件
CN115513653A (zh) * 2022-10-24 2022-12-23 北京星英联微波科技有限责任公司 基于二维电调材料的可编码四波束天线、超表面模块及复合天线结构

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