一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件制造技术

本发明专利技术公开了一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件，涉及新型人工电磁材料和太赫兹科学技术领域，包括：衬底层和与衬底层的一表面固定连接的结构层。在线偏振波起偏的同时实施波前操控，结构简单，尺寸小，解决了现有太赫兹波段的线偏振起偏器制造工艺复杂、价格昂贵、体积大且不易集成的问题。体积大且不易集成的问题。体积大且不易集成的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件


[0001]本专利技术涉及新型人工电磁材料和太赫兹科学
，具体涉及一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件。

技术介绍

[0002]传统运用于太赫兹波段的线偏振起偏器是通过在电磁穿透性优良的聚合物中植入金属线栅而制得的。这种太赫兹起偏器的制造工艺复杂，价格昂贵，体积大且不易集成，其关键技术和市场也均由国外把控。
[0003]基于超表面的太赫兹超构器件具有强大的太赫兹偏振操控能力，且易于集成应用，是新一代太赫兹偏振器的有力候选者。然而，目前太赫兹超构器件仅能实现两个特定偏振态之间的转换，即要求入射波必须是特定偏振波。换句话说，直接从非偏振太赫兹波中产生偏振太赫兹波的超构起偏器件还未诞生。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件解决了现有太赫兹波段的线偏振起偏器制造工艺复杂、价格昂贵、体积大且不易集成的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件，包括：衬底层和与衬底层的一表面固定连接的结构层；
[0007]所述结构层由周期性排布的M个相同的结构单元组成；
[0008]所述结构单元由N组横向排布的不同尺寸的超构双原子组成；
[0009]所述超构双原子包括45
°
倾倒的第一矩形超构原子和位于第一矩形超构原子正下方的竖直的第二矩形超构原子；
[0010]M、N均为正整数。
[0011]进一步地，所述超构双原子的整体琼斯矩阵J满足下式：
[0012][0013]其中，参数矩阵cos(
·
)为余弦函数，sin(
·
)为正弦函数，e为自然常数，i为虚数标识，为全局相位，J
A
为第一矩形超构原子的琼斯矩阵，J
B
为第二矩形超构原子的琼斯矩阵。
[0014]进一步地，所述结构单元内横向排布的各组超构双原子的全局相位满足公差为2π/N的等差关系。
[0015]进一步地，所述N的值为8。
[0016]进一步地，所述衬底层的厚度为300μm。
[0017]进一步地，所述结构层的厚度为200μm。
[0018]进一步地，所有的第一矩形超构原子和第二矩形超构原子的横向周期常数和纵向周期常数均为160μm。
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]1)非偏振波可以看成是无数偏振波的无规则集合，而任意偏振波均可分解成x和y分量，本专利技术基于了允许任意偏振波中的一个线偏振分量通过而完全阻挡另一个垂直线偏振分量的工作机制，能够从非偏振太赫兹波中直接产生线偏振太赫兹波。
[0021]2)本专利技术在线偏振波起偏的同时实施波前操控，结构简单，尺寸小，解决了现有太赫兹波段的线偏振起偏器制造工艺复杂、价格昂贵、体积大且不易集成的问题。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件的结构图；
[0023]图2(a)为超构双原子结构示意图，(b)为超构双原子在x、y线偏振波输入时同极化分量和交叉极化分量的输出效率曲线，(c)为超构双原子在任意偏振波输入时，1THz处输出x和y分量的效率；
[0024]图3(a)为本专利技术实施例的结构单元示意图，(b)为1THz处结构单元各超构双原子透射幅度，(c)为结构单元各超构双原子全局相位值；
[0025]图4为本专利技术实施例的波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件的波前操控功能示意图；
[0026]其中附图标记为：1、结构层；2、衬底层；1
‑
1、结构单元；1
‑1‑
1、超构双原子；1
‑1‑1‑
1、第一矩形超构原子；1
‑1‑1‑
2、第二矩形超构原子。
具体实施方式
[0027]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0028]如图1所示，在本专利技术的一个实施例中，一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件，包括：衬底层2和与衬底层2的一表面固定连接的结构层1。
[0029]结构层1由周期性排布的M个相同的结构单元1
‑
1组成；结构单元1
‑
1由N组横向排布的不同尺寸的超构双原子1
‑1‑
1组成。
[0030]超构双原子1
‑1‑
1包括45
°
倾倒的第一矩形超构原子1
‑1‑1‑
1(如图2(a)所示，底边相对于坐标系x
‑
y倾倒45
°
)和位于第一矩形超构原子1
‑1‑1‑
1正下方的竖直的第二矩形超构原子1
‑1‑1‑
2。
[0031]M、N均为正整数。在本实施例中，N的值为8，即结构单元1
‑
1由8组横向排布的不同尺寸的超构双原子1
‑1‑
1组成。
[0032]超构双原子1
‑1‑
1的整体琼斯矩阵J满足下式：
[0033][0034]其中，参数矩阵cos(
·
)为余弦函数，sin(
·
)为正弦函数，e为自然常数，i为虚数标识，为全局相位，J
A
为第一矩形超构原子1
‑1‑1‑
1的琼斯矩阵，J
B
为第二矩形超构原子1
‑1‑1‑
2的琼斯矩阵。
[0035]同一组超构双原子1
‑1‑
1中的两个矩形超构原子均有一个相同的全局相位，而同个结构单元1
‑
1的不同的超构双原子1
‑1‑
1具有不同的全局相位。结构单元1
‑
1内横向排布的各组超构双原子1
‑1‑
1的全局相位满足公差为2π/N的等差关系。在本实施例中，公差为π/4，由此，在图2(a)中，结构单元1
‑
1内被标记为U1至U8的8个超构双原子1
‑1‑
1的全局相位依次为：0、π/4、π/2、3π/4、π、5π/4、3π/2和7π/4。
[0036]本实施例中，衬底层2和结构层1均采用高阻硅材料(介电常数ε＝11.9)，衬底层2的厚度为300μm，结构层1的厚度为200μm，所有的第一矩形超构原子1
‑1‑1‑
1和第二矩形超构原子1
‑1‑1‑
2的横向周期常数和纵向周期常数均为160μm。
[0037]全局相位依靠超构双原子1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件，其特征在于，包括：衬底层(2)和与衬底层(2)的一表面固定连接的结构层(1)；所述结构层(1)由周期性排布的M个相同的结构单元(1
‑
1)组成；所述结构单元(1
‑
1)由N组横向排布的不同尺寸的超构双原子(1
‑1‑
1)组成；所述超构双原子(1
‑1‑
1)包括45
°
倾倒的第一矩形超构原子(1
‑1‑1‑
1)和位于第一矩形超构原子(1
‑1‑1‑
1)正下方的竖直的第二矩形超构原子(1
‑1‑1‑
2)；M、N均为正整数。2.根据权利要求1所述的波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件，其特征在于，所述超构双原子(1
‑1‑
1)的整体琼斯矩阵J满足下式：其中，参数矩阵cos(
·
)为余弦函数，sin(
·
)为正弦函数，e为自然常数，i为虚数标识，为全局相位，J
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继涛，李杰，郑程龙，岳震，
申请(专利权)人：成都能太科技有限公司，
类型：发明
国别省市：