一种基于表面等离子体激元的太赫兹液晶移相器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于表面等离子体激元的液晶移相器，包括有上下两层石英基底，两层石英基底由液晶层隔开，上下两层石英基底上分别接有电极，上层石英基底底部还设置有金属薄膜，金属薄膜中开有多个沿直线呈周期性排列的规则形状开槽。本发明是一种实现太赫兹电磁波移相的方法。具有结构紧凑、易于平面集成的特点，能工作在太赫兹低频段。
【专利说明】
一种基于表面等离子体激元的太赫兹液晶移相器
技术领域
[0001]本发明涉及太赫兹器件领域，具体是一种基于表面等离子体激元的液晶移相器。
【背景技术】
[0002]太赫兹波在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通讯、卫星通信和军用雷达等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景，因而受到越来越广泛的重视。作为太赫兹应用的基础，太赫兹波的调控器件特别是太赫兹波移相器成为了太赫兹波能否广泛应用的关键。
[0003]目前太赫兹频段下的相移器很少，且这些器件或者体积较大，难以和平面电路以及片上系统集成，或者系统构成复杂，工艺难度大。
[0004]采用平面化的思想和技术，发展出小型化、平面化的太赫兹波段移相器件，已成为太赫兹领域重点开展的研究方向。
[0005]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种基于表面等离子体激元的液晶移相器，以解决现有技术存在的问题。
[0006]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种基于表面等离子体激元的液晶移相器，其特征在于:包括有上下两层石英基底，上层石英基底上设置有金属薄膜，两层石英基底由液晶层隔开，两层石英基底上分别接有电极，金属薄膜中开有多个沿直线呈周期性排列的开槽。
[0007]所述的金属薄膜，其特征在于:每个开槽形状相同，均为矩形槽，或者梯形槽，或者其他规则形状。
[0008]根据电磁场理论，具有周期性排列的开槽的金属薄膜支持表面等离子体波的传输。当金属薄膜具有矩形槽、梯形槽或者其他形式的周期性结构时，表面等离子体波的色散特性主要由其结构参数决定。合理调整结构尺寸，表面等离子体波可以工作在太赫兹波段。
[0009]改变石英基底的偏压，可以改变液晶的介电常数。根据电磁场原理，表面等离子体波的传播常数与介质的介电常数直接相关。因此通过调节石英基底的偏压，可以实现对金属薄膜表面等离子体波的相移的控制。
[0010]本发明提供了一种基于表面等离子体激元的液晶移相器。将电极分别接在上下两层石英基底上，通过调整电压值大小，可以改变液晶的介电常数，从而控制金属薄膜表面等离子体波的传播常数，实现移相的功能。本发明是一种实现太赫兹电磁波移相的方法。具有结构紧凑、易于平面集成的特点，能工作在太赫兹波段。
【附图说明】
[0011]图1为本发明提供的液晶移相器结构示意图。
[0012]图2为液晶移相器单元结构在500GHz频率下的电场分布图。
[0013]图3为液晶的介电常数分别为2.4、2.8和3.2时表面等离子体波的色散图。
[0014]图4为液晶的介电常数从2.4变化到3.2具有30个单元结构的液晶移相器的相移量变化。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，一种基于表面等离子体激元的液晶移相器，包括有上下两层石英基底3，上层石英基底上设置有金属薄膜I，两层石英基底由液晶层2隔开，上下两层石英基底上分别接有电极，金属薄膜I中开有多个沿直线呈周期性排列的开槽。每个开槽形状相同，均为矩形槽。
[0016]金属薄膜中呈周期性排列的矩形槽，其宽度d为ΙΟΟμπι，厚度t为Ιμ??，矩形槽周期P为ΙΟΟμπι，槽深h为50μπι，槽宽w为40μπι，液晶层的厚度Si为20.5μπι，上下层石英基底的厚度s2均为50μηι。
[0017]利用仿真软件CST搭建由上述数结参数确定的结构模型，当液晶的介电常数为2.4时，在500GHz的频率点处其表面等离子体波电场分布如图2所示。
[0018]当液晶的介电常数分别为2.4、2.8和3.2时，表面等离子体波的色散曲线如图3所示。由图3可知:在同一频点(500GHz)处，金属表面的等离子体波相速随液晶介电常数的变化而变化。通过调节液晶的介电常数，可以控制表面等离子体波的相移量。
[0019]液晶移相器在30个周期的情况下，当液晶的介电常数从2.4变化到3.2时表面等离子体波在500GHz处的相移量变化情况如图4，表面等离子体波的相移在O度-360度的范围内可通过调节液晶介电常数进行调节。同理，其它频率处的相移量也可采用同样的方法进行调节，从而在一定范围内实现太赫兹波的移相。
【主权项】
1.一种基于表面等离子体激元的液晶移相器，其特征在于:包括有上下两层石英基底，两层石英基底由液晶层隔开，上下两层石英基底上分别接有电极，上层石英基底底部还设置有金属薄膜，金属薄膜中开有多个沿直线呈周期性排列的规则形状开槽。2.根据权利要求1所述一种基于表面等离子体激元的液晶移相器，其特征在于:所述的每个规则形状开槽形状相同，为矩形槽、梯形槽或其他规则形状。
【文档编号】G02F1/13GK106054424SQ201610692435
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月19日
【发明人】邓光晟, 蔡成刚, 杨军, 尹治平, 陆红波, 陈萍
【申请人】合肥工业大学