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(gè)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(shí)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(diǎn)，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(cè)、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動(dòng)通訊、衛(wèi)星通信和軍用雷達(dá)等方面具有重大的科學(xué)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，因而受到越來越廣泛的重視。作為太赫茲應(yīng)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(yīng)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(fù)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(diǎn)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(dá)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(gè)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(gè)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(chǎng)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(dāng)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(shí)，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(chǎng)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)現(xiàn)移相的功能。本發(fā)明是一種實(shí)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(diǎn)，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(chǎng)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(shí)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(gè)單元結(jié)構(gòu)的液晶移相器的相移量變化。
【具體實(shí)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(gè)沿直線呈周期性排列的開槽。每個(gè)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(dāng)液晶的介電常數(shù)為2.4時(shí)，在500GHz的頻率點(diǎn)處其表面等離子體波電場(chǎng)分布如圖2所示。
[0018]當(dāng)液晶的介電常數(shù)分別為2.4、2.8和3.2時(shí)，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(diǎn)(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(gè)周期的情況下，當(dāng)液晶的介電常數(shù)從2.4變化到3.2時(shí)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(jìn)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(jìn)行調(diào)節(jié)，從而在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)太赫茲波的移相。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(gè)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(gè)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(hào)】G02F1/13GK106054424SQ201610692435
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)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(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)