【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太赫兹超材料器件，尤其涉及一种基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件。
技术介绍
1、太赫兹波是指频率在0.1 thz到10 thz范围的电磁波，波长范围在30 um~3000 um之间，是介于微波与红外波之间的波束，因此太赫兹波在拥有自身特性以外还拥有微波和红外波的特点，独特的波段位置激发了众多研究学者的研究兴趣，使得太赫兹波技术得到了极大的发展，在通信（宽带通信）、雷达、天文学、医学成像（无标记的基因检查、细胞水平的成像）、无损检测等领域具有深远的影响。
2、超表面是亚波长单元结构以周期性排列构成的二维超薄平面器件，它可以对电磁波的振幅、相位，以及极化的程度、极化的方式、传播的方式灵活地进行调控，具有质量轻、损耗低、容易实现等特点。在太赫兹技术中利用超表面的特殊性质，可以实现对太赫兹器件的要求，达到理想效果。
3、超材料是一类具有天然材料所不具备的性能的人工复合材料。超材料是由复合材料制成的多种组元组装而成，其结构通常以重复的模式排列。超材料的性能不由其组成的基本材料的性能所决定，而是取决于它们被设计成的结构。超材料精确的形状、几何形状、尺寸、取向和排列使其具有操纵电磁波的智能特性，即通过阻挡、吸收、增强或弯曲波来获得超越传统材料所具备的性能。但传统的超材料一旦被制作为太赫兹器件，其性质就被固定不可调谐，且大多数传统的超材料器件功能单一，因此当具有相变特性的可调谐材料被发现时，研究者将其与超材料结合得到了意想不到的结构，同时也为太赫兹功能器件提供了新思路。
4、二氧化钒是一
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，旨在解决现有太赫兹功能器件一旦被制成其功能就被固定且不可调谐的缺陷。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，包括多个结构单元，多个所述单元在x与y轴上排列了41×41个单元结构，通过相位补偿公式得到x、y轴上每一个单元结构的相位补偿。
3、每个所述单元结构都由金属底层、介质层、谐振方环层从下至上依次堆叠而成，结构单元周期边长p=100 um。
4、其中，所述金属底层的材料为金，电导率为4.561×107 s/m，金属底层厚度tm=2um，宽度s=35 um。
5、其中，所述介质层的材料为聚酰亚胺，介电常数为3.5，介质层厚度ts=35 um。
6、其中，所述谐振方环层内环是由金与二氧化钒复合而成，二氧化钒金属态时的电导率为2×105s/m，绝缘态下的二氧化钒电导率为2×102 s/m。内环外边长m2=58 um，内环宽度w=6 um，内环厚度为m=2 um。内环开口大小和方向有8种情况，开口1~4单元开口大小分别为14 um、29 um、41 um、52 um，5~8单元开口方向沿着z轴旋转90°，开口大小与前者相同且每相邻两个单元结构之间引起的相位突变间隔几乎是恒定的（45°）。
7、其中，所述谐振方环层外环由二氧化钒构成，二氧化钒金属态时的电导率为2×105s/m，绝缘态下的二氧化钒电导率为2×102 s/m。外环外边长m1=78 um，外环宽度w=6 um，外环厚度tm=2 um。内环开口大小和方向有8种情况，外环1~4单元开口大小分别为10 um、27um、45 um、62 um，5~8单元开口方向沿着z轴旋转90°，开口大小与前者相同，且每相邻两个单元结构之间引起的相位突变间隔几乎是恒定的（45°）。
8、本专利技术提供了一种基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，包括多个结构单元，每个结构单元从下至上依次由金属底层、介质层、谐振方环层所堆叠而成。其中谐振方环层的外环材料为二氧化钒，内环材料为二氧化钒与金复合，通过温度改变二氧化钒的电导率，使得内环与外环的开口大小、方向以及状态的变化都互不影响，二氧化钒为金属态时仅由外环控制相位变化，二氧化钒为绝缘态时仅由内环控制相位变化，并且都实现了对相位0~2的完全覆盖。在二氧化钒绝缘态时，波束聚焦于l=1914 um处；在二氧化钒金属态时，波束聚焦于l=982 um处，与预设焦距接近。本专利技术可以实现同一器件的不同焦点聚焦功能，解决了现有太赫兹功能器件一旦被制成其功能就被固定且不可调谐的缺陷。
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1.一种基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，其特征在于，包括多个单元结构，多个所述单元在X与Y轴上排列了41×41个单元结构；每个所述单元结构都由金属底层、介质层、谐振方环层从下至上依次堆叠而成，结构单元周期边长p=100 um。
2.如权利要求1所述的基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，其特征在于，所述相变环形层的外环图案的环宽w=6 um，外边长m1=78 um，厚度tm=2 um，方环的开口大小和方向均有8种分别标号为unit1-unit8，外环1~4单元开口大小分别为10 um、27 um、45um、62 um，5~8单元开口方向沿着Z轴旋转90°，开口大小与前者相同，且每相邻两个单元结构之间引起的相位突变间隔几乎是恒定的（45°）。外环采用具有相变特性的二氧化钒，而二氧化钒金属态时的电导率为2×105 S/m，绝缘态下的二氧化钒电导率为2×102 S/m。
3.如权利要求2所述的基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，其特征在于，所述相变环形层的内环图案的环宽w=6 um，外边长m2=58 um，厚度tm=2 um，内环是由具有相变
4.如权利要求3所述的基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，其特征在于，所述介质层的材料为聚酰亚胺，介电常数为3.5，介质层的厚度ts=35 um。
5.如权利要求4所述的基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，其特征在于，所述金属底层厚度tm=2 um，高度s=35 um，金属底层的材料为金。
...【技术特征摘要】
1.一种基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，其特征在于，包括多个单元结构，多个所述单元在x与y轴上排列了41×41个单元结构；每个所述单元结构都由金属底层、介质层、谐振方环层从下至上依次堆叠而成，结构单元周期边长p=100 um。
2.如权利要求1所述的基于二氧化钒的焦点可切换超透镜太赫兹器件，其特征在于，所述相变环形层的外环图案的环宽w=6 um，外边长m1=78 um，厚度tm=2 um，方环的开口大小和方向均有8种分别标号为unit1-unit8，外环1~4单元开口大小分别为10 um、27 um、45um、62 um，5~8单元开口方向沿着z轴旋转90°，开口大小与前者相同，且每相邻两个单元结构之间引起的相位突变间隔几乎是恒定的（45°）。外环采用具有相变特性的二氧化钒，而二氧化钒金属态时的电导率为2×105 s/m，绝缘态下的二氧化钒电导率为2×102 s/m。
3.如权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛军浩，田仁芳，崔丽丽，莫玮，许川佩，朱爱军，龚昊卓，会强，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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