本发明专利技术提供的是一种基于人工电磁材料的太赫兹波非对称传输器件。包括介质层和双层人工电磁材料层；所述的介质层位于双层人工电磁材料层之间，介质层是单晶硅或者有机高分子聚合物介质材料，厚度为微米量级；所述的双层人工电磁材料层位于介质层两侧的表面，双层人工电磁材料层均由周期性排列的人工电磁材料基本单元构成，其膜层厚度为200纳米以上；所述人工电磁材料层的基本单元为一定宽度的直线型、L型或者连续U型的金属结构。本发明专利技术的太赫兹波非对称传输器件具有强的线偏振转换二向色性，双层手性结构实现了太赫兹线偏振波转换的非对称传输。可实现太赫兹波隔离器或太赫兹波二极管，对太赫兹人工电磁材料功能器件的发展具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是ー种电磁波的传输控制器件，尤其是太赫兹波段线偏振转换的非对称传输控制器件。
技术介绍
太赫兹(THz)波一般是指频率在O. ITHz-lOTHz范围内的电磁波，其波段位于微波与红外波之间，有着重要的学术和应用研究价值。长期以来，科研人员一直在寻求可以控制太赫兹波传输的器件。然而常规材料难于在太赫兹波段实现电磁响应，特别是磁响应，使得人们在研制太赫兹器件，实现对太赫兹波的探測和操纵时面临很多限制。人工电磁材料(Metamaterials)的出现恰好弥补了这ー缺憾。近几年，基于人工电磁材料的太赫兹开关、调制器、移相器、传感器、探測器、滤波器、吸波器等陆续出现，显示出人工电磁材料在太赫兹科学和技术发展中巨大的应用潜力。 人工电磁材料是亚波长量级的结构单元按一定规律排列所构成的材料，可以实现天然材料所没有的电磁特性，如负折射、完美透镜、隐身斗篷等。2006年，N. Zheludev等人在平面手性人工电磁材料研究中发现了ー个新的、重要的电磁学效应-圆转换ニ向色性，导致了宏观的非対称传输现象。各向异性的平面手性人工电磁材料中的圆偏振光非对称传输依次在微波段、太赫兹波段和光波段得到了实验验证。理论仿真与微波段的实验结果显示，当圆偏振光的非対称传输发生时，也将伴随着吸收和反射的非対称性。最近发现，圆转换ニ向色性不一定需要本征2维手性结构，通过控制人工电磁材料与入射波的相对方位形成外致2维手性关系，也可观察到圆转换ニ向色性。同济大学利用级联非线性手性原子实现了亚波长电磁“ニ极管”，观察到了微波的非対称传输现象，并研究了微波段超薄人工电磁材料波导的非対称传输现象，分析了层间倏逝波的耦合强度对非对称现象的影响。非対称传输现象为太赫兹偏振波传输的方向调控提供了新的途径，对实现太赫兹隔尚器、太赫兹~■极管、太赫兹开关等超材料功能器件具有重大意义。人工电磁材料的非对称传输现象以来，相关研究受到了广泛关注。目前这方面研究多局限于圆偏振，未见太赫兹线偏振波转换的非对称传输的相关研究，尚没有任何一个基于人工电磁材料的太赫兹波非对称传输器件的提出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种结构简单、易于制备、价格低廉，能有效地实现太赫兹线偏振转换的单向传输的基于人工电磁材料的太赫兹波非对称传输器件。本专利技术的目的是这样实现的包括介质层和双层人工电磁材料层；所述的介质层位于双层人工电磁材料层之间，介质层是单晶硅或者有机高分子聚合物介质材料，厚度为微米量级；所述的双层人工电磁材料层位于介质层两侧的表面，双层人工电磁材料层均由周期性排列的人工电磁材料基本单元构成，其膜层厚度为200纳米以上；所述人工电磁材料层的基本单元为一定宽度的直线型、L型或者连续U型的金属结构。本专利技术还可以包括I、所述金属结构采用金材料。2、双层人工电磁材料层的基本单元的金属结构形状相同。3、双层人工电磁材料层的基本単元的金属结构 形状不相同。4、双层人工电磁材料层的基本单元的金属结构形状均为连续U型，两层中连续U型人工电磁材料基本単元结构尺寸相同，结构单元之间的旋转角为90度。5、双层人工电磁材料层的基本单兀的金属结构形状ー层为直线型，另ー层为L型，L形金属薄膜的两边长不相等，L形金属条与直线金属条宽度相等。人工电磁材料基本单元的周期为P，金属结构的线宽为W，介质层厚度为t，器件工作在太赫兹波段。本专利技术提供了一种基于人工电磁材料的太赫兹波非对称传输器件，利用双层手性人工电磁材料实现太赫兹线偏振波转换的非对称传输。该太赫兹波非对称传输器件具有结构简单、易于制备、价格低廉等特点，太赫兹线偏振波转换的非対称传输现象显著，有效地实现太赫兹线偏振转换的单向传输。本专利技术所提出的太赫兹波非対称传输器件具有强的线偏振转换ニ向色性，双层手性结构实现了太赫兹线偏振波转换的非対称传输。该器件将可实现太赫兹波隔离器或太赫兹波ニ极管，对太赫兹人工电磁材料功能器件的发展具有重要意义。附图说明图I (a)是本专利技术的第一种实施方式的立体结构示意图，图I (b)是本专利技术的第一种实施方式的正面及其基本结构參数。图2 (a)_图2 (b)是本专利技术的第一种实施方式的工作原理不意图。图3 Ca)是本专利技术的第二种实施方式的立体结构示意图，图3 (b)是本专利技术的第ニ种实施方式的正面及其基本结构參数，图3 (c)是本专利技术的第二种实施方式的反面及其基本结构參数。图4 (a)-图4 (b)是本专利技术的第二种实施方式的工作原理示意图。图5是本专利技术的第一种实施方式的透射(Γ;，な)曲线。图6是本专利技术的第二种实施方式的透射(Txx，Txy, ，Txr)曲线。具体实施例方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细的描述。本专利技术的第一种实施方式如图I所不，太赫兹波非对称传输器件S-1,包括介质层I和双人工电磁材料层2、3 ;介质层位于双人工电磁材料层之间，采用有机高分子聚合物介质材料，宽度P = 75 μ m ;双人工电磁材料层位于介质层两侧的表面，每层由周期性排列的连续U型人工电磁材料基本单元构成，其中A = 15. 75 μ m, r2 = 22. 75 μ m, a = 24 μ m, w=7μπι，人工电磁材料采用金材料，其膜层厚度为200纳米以上。下面再结合附图2进ー步说明实施方案，首先为非对称传输器S-I设置ー个XYZ坐标系，X轴与晶格单兀的长度方向平行，Z轴垂直于非对称传输器的表面。如图2 (a)所不，X方向偏振的线偏振光4沿Z轴正向垂直入射到上述非对称传输器表面后,透射光为5。再令其沿Z轴负向垂直入射到上述非対称传输器表面，透射光为6，如图2 (b).分别计算其透射率^(透射波振幅/入射波振幅)，下标i、j分别代表入射光和透射光的偏振态，上标d代表入射光的波矢方向，沿Z轴正向则为+，Z轴负向则为_。太赫兹波非对称传输器S-I的透射幅值ね,ら曲线如图5所示。图中可以看出，在2. 5THz至3. 5THz之间，な与ら有着显著的差异，线偏振波表现出正向与反向传输之间的非対称性，本专利技术的第二种实施方式如图3所示，太赫兹波非対称传输器件S-2，包括介质层7和双人工电磁材料层8、9 ;介质层位于双人工电磁材料层之间，采用有机高分子聚合物介质材料，宽度P = 75 μ m ;双人工电磁材料层分别为L型人工电磁材料层8和线型人工电磁材料层9,其中I1 = 50 μ m, I2 = 25 μ m, I3 = 60 μ m,w = 10 μ m。人工电磁材料采用金材料，其膜层厚度为200纳米以上。 下面再结合附图4进ー步说明实施方案，首先为非对称传输器S-2设置ー个XYZ坐标系，X轴与晶格单兀的长度方向平行，Z轴垂直于非对称传输器的表面。如图4 (a)所示，线偏振光4沿Z轴正向垂直入射到上述非対称传输器表面后，透射光为10。再令其沿Z轴负向垂直入射到上述非対称传输器表面，透射光为11，如图4(b)所示。分别计算其透射率^(透射波振幅/入射波振幅)，下标i、j分别代表入射光和透射光的偏振态，上标d代表入射光的波矢方向，沿Z轴正向为+, Z轴负向则为_。太赫兹波非对称传输器件S-2的透射幅值Τχχ，Τχγ,，Γ灯曲线如图6所示。图中可以看出在I. 5ΤΗζ-3ΤΗζ之间，和^有着明显的差异，线偏振波表现出正向与反向传输之间的非本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于人工电磁材料的太赫兹波非对称传输器件，包括介质层和双层人工电磁材料层；其特征在于所述的介质层位于双层人工电磁材料层之间，介质层是单晶硅或者有机高分子聚合物介质材料，厚度为微米量级；所述的双层人工电磁材料层位于介质层两侧的表面，双层人工电磁材料层均由周期性排列的人工电磁材料基本单元构成，其膜层厚度为200纳米以上；所述人工电磁材料层的基本单元为一定宽度的直线型、L型或者连续U型的金属结构。2.根据权利要求I所述的基于人工电磁材料的太赫兹波非対称传输器件，其特征是所述金属结构采用金材料。3.根据权利要求I或2所述的基于人工电磁材料的太赫兹波非対称传输器件，其特征是双层...
【专利技术属性】
技术研发人员：史金辉，刘星辰，朱正，关春颖，王政平，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。