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      一種基于表面等離子體激元的太赫茲液晶移相器的制造方法

      文檔序號:10685970閱讀:434來源:國知局
      一種基于表面等離子體激元的太赫茲液晶移相器的制造方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于表面等離子體激元的液晶移相器,包括有上下兩層石英基底,兩層石英基底由液晶層隔開,上下兩層石英基底上分別接有電極,上層石英基底底部還設(shè)置有金屬薄膜,金屬薄膜中開有多個沿直線呈周期性排列的規(guī)則形狀開槽。本發(fā)明是一種實現(xiàn)太赫茲電磁波移相的方法。具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于平面集成的特點,能工作在太赫茲低頻段。
      【專利說明】
      一種基于表面等離子體激元的太赫茲液晶移相器
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001]本發(fā)明涉及太赫茲器件領(lǐng)域,具體是一種基于表面等離子體激元的液晶移相器。
      【背景技術(shù)】
      [0002]太赫茲波在物體成像、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動通訊、衛(wèi)星通信和軍用雷達等方面具有重大的科學價值和廣闊的應用前景,因而受到越來越廣泛的重視。作為太赫茲應用的基礎(chǔ),太赫茲波的調(diào)控器件特別是太赫茲波移相器成為了太赫茲波能否廣泛應用的關(guān)鍵。
      [0003]目前太赫茲頻段下的相移器很少,且這些器件或者體積較大,難以和平面電路以及片上系統(tǒng)集成,或者系統(tǒng)構(gòu)成復雜,工藝難度大。
      [0004]采用平面化的思想和技術(shù),發(fā)展出小型化、平面化的太赫茲波段移相器件,已成為太赫茲領(lǐng)域重點開展的研究方向。
      [0005]
      【發(fā)明內(nèi)容】
      本發(fā)明的目的是提供一種基于表面等離子體激元的液晶移相器,以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
      [0006]為了達到上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
      一種基于表面等離子體激元的液晶移相器,其特征在于:包括有上下兩層石英基底,上層石英基底上設(shè)置有金屬薄膜,兩層石英基底由液晶層隔開,兩層石英基底上分別接有電極,金屬薄膜中開有多個沿直線呈周期性排列的開槽。
      [0007]所述的金屬薄膜,其特征在于:每個開槽形狀相同,均為矩形槽,或者梯形槽,或者其他規(guī)則形狀。
      [0008]根據(jù)電磁場理論,具有周期性排列的開槽的金屬薄膜支持表面等離子體波的傳輸。當金屬薄膜具有矩形槽、梯形槽或者其他形式的周期性結(jié)構(gòu)時,表面等離子體波的色散特性主要由其結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。合理調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸,表面等離子體波可以工作在太赫茲波段。
      [0009]改變石英基底的偏壓,可以改變液晶的介電常數(shù)。根據(jù)電磁場原理,表面等離子體波的傳播常數(shù)與介質(zhì)的介電常數(shù)直接相關(guān)。因此通過調(diào)節(jié)石英基底的偏壓,可以實現(xiàn)對金屬薄膜表面等離子體波的相移的控制。
      [0010]本發(fā)明提供了一種基于表面等離子體激元的液晶移相器。將電極分別接在上下兩層石英基底上,通過調(diào)整電壓值大小,可以改變液晶的介電常數(shù),從而控制金屬薄膜表面等離子體波的傳播常數(shù),實現(xiàn)移相的功能。本發(fā)明是一種實現(xiàn)太赫茲電磁波移相的方法。具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于平面集成的特點,能工作在太赫茲波段。
      【附圖說明】
      [0011]圖1為本發(fā)明提供的液晶移相器結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0012]圖2為液晶移相器單元結(jié)構(gòu)在500GHz頻率下的電場分布圖。
      [0013]圖3為液晶的介電常數(shù)分別為2.4、2.8和3.2時表面等離子體波的色散圖。
      [0014]圖4為液晶的介電常數(shù)從2.4變化到3.2具有30個單元結(jié)構(gòu)的液晶移相器的相移量變化。
      【具體實施方式】
      [0015]如圖1所示,一種基于表面等離子體激元的液晶移相器,包括有上下兩層石英基底3,上層石英基底上設(shè)置有金屬薄膜I,兩層石英基底由液晶層2隔開,上下兩層石英基底上分別接有電極,金屬薄膜I中開有多個沿直線呈周期性排列的開槽。每個開槽形狀相同,均為矩形槽。
      [0016]金屬薄膜中呈周期性排列的矩形槽,其寬度d為ΙΟΟμπι,厚度t為Ιμ??,矩形槽周期P為ΙΟΟμπι,槽深h為50μπι,槽寬w為40μπι,液晶層的厚度Si為20.5μπι,上下層石英基底的厚度s2均為50μηι。
      [0017]利用仿真軟件CST搭建由上述數(shù)結(jié)參數(shù)確定的結(jié)構(gòu)模型,當液晶的介電常數(shù)為2.4時,在500GHz的頻率點處其表面等離子體波電場分布如圖2所示。
      [0018]當液晶的介電常數(shù)分別為2.4、2.8和3.2時,表面等離子體波的色散曲線如圖3所示。由圖3可知:在同一頻點(500GHz)處,金屬表面的等離子體波相速隨液晶介電常數(shù)的變化而變化。通過調(diào)節(jié)液晶的介電常數(shù),可以控制表面等離子體波的相移量。
      [0019]液晶移相器在30個周期的情況下,當液晶的介電常數(shù)從2.4變化到3.2時表面等離子體波在500GHz處的相移量變化情況如圖4,表面等離子體波的相移在O度-360度的范圍內(nèi)可通過調(diào)節(jié)液晶介電常數(shù)進行調(diào)節(jié)。同理,其它頻率處的相移量也可采用同樣的方法進行調(diào)節(jié),從而在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)太赫茲波的移相。
      【主權(quán)項】
      1.一種基于表面等離子體激元的液晶移相器,其特征在于:包括有上下兩層石英基底,兩層石英基底由液晶層隔開,上下兩層石英基底上分別接有電極,上層石英基底底部還設(shè)置有金屬薄膜,金屬薄膜中開有多個沿直線呈周期性排列的規(guī)則形狀開槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于表面等離子體激元的液晶移相器,其特征在于:所述的每個規(guī)則形狀開槽形狀相同,為矩形槽、梯形槽或其他規(guī)則形狀。
      【文檔編號】G02F1/13GK106054424SQ201610692435
      【公開日】2016年10月26日
      【申請日】2016年8月19日
      【發(fā)明人】鄧光晟, 蔡成剛, 楊軍, 尹治平, 陸紅波, 陳萍
      【申請人】合肥工業(yè)大學
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