本发明专利技术公开了一种基于激光直写图案化多孔石墨烯的太赫兹波前调制器，包括：石英玻璃、聚酰亚胺薄膜和多孔石墨烯超表面；所述石英玻璃之上为聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜表面为多孔石墨烯超表面。多孔石墨烯超表面为相位调制单元结构，相位调制单元结构为“C”型天线或不同旋转角度的矩形天线。本发明专利技术的优点是：可以同时实现高精度、高速且极低成本的基于图案化多孔石墨烯的太赫兹波前调制器件的加工，加工出的器件展现出了良好的性能。出的器件展现出了良好的性能。出的器件展现出了良好的性能。
【技术实现步骤摘要】
基于激光直写图案化多孔石墨烯的太赫兹波前调制器
[0001]本专利技术涉及材料制备
，特别涉及一种基于激光直写图案化多孔石墨烯的太赫兹波前调制器。
技术介绍
[0002]太赫兹(THz)是指频率在0.1至10THz范围内的电磁波。因其在信息通信、医学和安全领域的巨大优势而被广泛研究[1]。但由于在该频率范围内缺乏天然调制材料，太赫兹技术的发展仍然受到巨大的限制[2]。因此，有许多团队提出了用于太赫兹波前调制的人工结构器件，这一类器件通常由图案化的金属天线阵列组成[3
‑
8]。由于太赫兹波与金属中电子之间的相互作用，入射的太赫兹波的强度、相位和偏振态可以被有效调制。然而，制造此类器件需要利用光刻技术，这极大增加了制造工艺的复杂性和成本。
[0003]Lin等人专利技术了一种利用二氧化碳激光器在大气环境中直接烧蚀商用聚酰亚胺的方式产生三维多孔石墨烯图案结构的新方法[9]。激光产生的能量会使被照射区域的晶格发生振动，从而使得局部温度极高，这种高温很容易破坏聚酰亚胺中的C—O、C＝O以及N—C。随后，碳原子会进行重新排列，形成石墨烯结构。其余的原子也会重新组合，并以气体的形式释放出去。三维多孔石墨烯拥有许多出色的性质，包括高电导率(<50Ωcm
‑1)、高热稳定性(>900℃)和高热导率(1.72W m
‑1K
‑1)等等。此外，由于采用激光直写，整个过程可在室温和环境空气中进行，且无需任何溶剂。这使得制造具有任意图案的大面积低成本导电器件拥有了新的解决方案。因此，这种基于激光直写的图案化多孔石墨烯成为了太赫兹应用的潜在材料。
[0004]与本专利技术相关的现有技术
[0005]首都师范大学的Dan Hu等人提出了一种基于传统光刻技术的太赫兹调制器件[5]。这种通过传统光刻技术在金膜上雕刻具有不同开口角度的V形天线阵列结构的太赫兹超透镜可以实现对入射太赫兹波的聚焦功能。
[0006]现有技术的缺陷
[0007]1.基于光刻技术的加工方法使得整个制备流程非常繁琐且耗时，并且光刻对于加工环境的清洁度有较高的要求。
[0008]2.太赫兹调制器件选用金作为调制材料，使得器件的制备成本非常高，不利于实现商业化应用。
[0009]参考文献
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技术实现思路
[0019]本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种基于激光直写图案化多孔石墨烯的太赫兹波前调制器。
[0020]为了实现以上专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0021]一种基于激光直写图案化多孔石墨烯的太赫兹波前调制器，包括：石英玻璃、聚酰亚胺薄膜和多孔石墨烯超表面；
[0022]所述石英玻璃之上为聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜表面为多孔石墨烯超表面。
[0023]进一步地，多孔石墨烯超表面为相位调制单元结构，相位调制单元结构为“C”型天线；
[0024]所述相位调制单元结构制作利用了透镜位相分布公式(1)
[0025][0026]其中λ是入射太赫兹波波长，f为透镜的焦距，r是每个天线距离透镜中心的距离。
[0027]根据得到的透镜位相分布，利用多孔石墨烯超表面不同开口角度的“C”型天线产生的不同位相调制，得到基于图案化多孔石墨烯的太赫兹超透镜的结构分布。
[0028]进一步地，多孔石墨烯超表面为不同旋转角度的矩形天线，利用了基于点源法的反向惠更斯衍射公式(2)制作：本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于激光直写图案化多孔石墨烯的太赫兹波前调制器，包括：石英玻璃、聚酰亚胺薄膜和多孔石墨烯超表面；所述石英玻璃之上为聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜表面为多孔石墨烯超表面。2.根据权利要求1所述的太赫兹波前调制器，其特征在于：多孔石墨烯超表面为相位调制单元结构，相位调制单元结构为“C”型天线；所述相位调制单元结构制作利用了透镜位相分布公式(1)其中λ是入射太赫兹波波长，f为透镜的焦距，r是每个天线距离透镜中心的距离；根据得到的透镜位相分布，利用多孔石墨烯超表面不同开口角度的“C”型天线产生的不同位相调制，得到基于图案化多孔石墨烯的太赫兹超透镜的结构分布。3.根据权利要求1所述的太...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡滨，王宗源，刘伟光，汪国崔，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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