【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光通信，具體是一種二氧化釩控制局域spp吸收太赫茲光譜的可調諧開關裝置。
技術介紹
1、表面等離子體激元(surface?plasmon?polaritons,spp)是通過改變金屬表面的亞波長結構實現的一種光波與可遷移的表面電荷之間電磁模，可以支持金屬與介質界面傳輸的表面等離子波，從而傳輸光能量，且不受衍射極限的限制。正因為spp這種獨特的性質，使其在納米量級操縱光能量發揮著重要的作用。太赫茲波段(0.1-10thz)的電磁波具有獨特的性質，在安全檢測、無損檢測、通信、生物成像等領域具有廣泛的應用前景。然而，太赫茲波段的材料和器件技術仍在發展中，尤其是對太赫茲波的控制和調制技術。目前，利用相變材料來實現太赫茲波的調制和開關功能是一種有效的方法。二氧化釩(vo2)是一種典型的相變材料，其在特定溫度(約68℃)下能夠發生金屬-絕緣體相變，從而顯著改變其光學和電學性質。這一特性使二氧化釩在光電調制器、智能窗戶等領域得到了廣泛應用。將vo2與局域表面等離激元(spp)相結合，可以實現對太赫茲波的高效調控，從而開發出性能優良的太赫茲吸收器。
2、《optics&laser?technology》在2024年1月168卷中登載了“t-shaped?tunableinfrared?optical?switch?based?on?vanadium?dioxide?with?dual-wavelengthchannels”，該文提出一種基于金屬納米棒和二氧化釩薄膜組成的等離子體結構的t型可調諧紅外光開關。深入研
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對現有技術的不足，解決吸收器不能根據外界環境主動調節的局限性，提出了一種基于溫控相變材料二氧化釩薄膜電導率可調的太赫茲波開關器件。該裝置結構簡單，制造成本低，能夠有效調控太赫茲波的吸收，實現太赫茲波的開關功能。這種器件能夠實現對入射太赫茲波的完美吸收。當二氧化釩處于低溫狀態時，吸收率極低。隨著溫度升高，吸收率增加。當二氧化釩由絕緣相轉變為金屬相后，吸收光譜逐漸穩定。相變前后的吸收效率調制深度可達98.49％，使吸收器實現了可調性。吸收體可以實現電磁波的偏振角無關性吸收。由于二氧化釩的相變特性，吸收器可以實現根據溫度變化的on和off兩種狀態切換。
2、實現本專利技術目的的技術方案是：
3、一種基于溫控相變材料二氧化釩薄膜電導率可調的太赫茲波開關器件。包括頂層的二氧化釩圖案層，第2層的二氧化硅層，第3層的金反射層。金屬表面的自由電子與入射光迅速相互作用，導致微光場迅速變化，并使微光場與底層微觀結構的平均距離增加。金屬物體的電導率相對較高，因為它們有大量的自由電子，從而導致折射波的損耗會很大，反射波的損耗也會很大。電磁波很難穿透金屬物體，從而產生屏蔽效應。以表面等離子共振技術為基礎，利用其強烈局域特性提出了二氧化釩表面等離激元微納傳感結構。另外,由于二氧化釩薄膜的厚度跟中紅外或者可見光的波長相當，因此菲涅耳反射損耗的變化影響非常大，這也對drude衰減的測量精度產生重要影響。而在thz波段進行測量就可以避免這個誤差。thz波的頻率遠低于一般的材料的等離子體振蕩頻率，其光子能量在0.1—40mev，因此透射thz波的衰減僅僅來自于兩方面：菲涅耳反射衰減和drude衰減，不會受帶間吸收等過程的影響。
4、所述的二氧化釩圖案層用于通過相變特性調節局域表面等離激元(spp)的吸收特性。采用電子束光刻技術制備，形成周期性圖案。通過調節溫度來改變二氧化釩的電導率，從而實現對吸收率的調控。
5、所述的二氧化硅耗盡層會導致入射電磁波的損失，用于隔離圖案層和金屬反射層，防止相互干擾。二氧化硅介質層通過化學氣相沉積(cvd)方法沉積，厚度為21μm。
6、所述的金屬反射層將入射的電磁波反射到耗盡層，反射未被吸收的太赫茲波，增強吸收效率。金屬激發的spp會引起周圍電磁場的局部增強。金屬表面的自由電子與入射光迅速相互作用，導致微光場迅速變化，并使微光場與底層微觀結構的平均距離增加。電磁波很難穿透金屬物體，從而產生屏蔽效應。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于溫控相變材料二氧化釩薄膜電導率可調的太赫茲波開關器件。該調制器可實現超材料吸收器的開關功能。該傳感器由周期性的單元細胞陣列組成，其主要結構為兩個二氧化釩構成的正方形環。吸收器單元格由金反射層、二氧化硅耗盡層和二氧化釩圖案層組成。耗盡層會導致入射電磁波的損失。反射層將入射的電磁波反射到耗盡層。金屬激發的SPP會引起周圍電磁場的局部增強。二氧化釩圖案設計的引入使局部電場增強效應，從而增強吸收器的吸收率。
2.根據權利要求1所述的二氧化釩圖案層1(厚度為1μm)，二氧化硅耗盡層2(厚度為21μm)。所述的金屬反射層3(厚度為2μm)。正方形的寬、方形環的外環長度與外環的缺口寬度的幾何參數分別為13.5μm、22μm、1μm。內環空氣腔的寬度為18μm。
3.一種電導率可調的太赫茲波開關器件。其特征是能夠通過溫度調節使結構能夠實現反射到吸收的功能切換，并提出了開關功能。在有較高吸收率的同時達到僅變化溫度就能有高調制深度的效果。
【技術特征摘要】
1.一種基于溫控相變材料二氧化釩薄膜電導率可調的太赫茲波開關器件。該調制器可實現超材料吸收器的開關功能。該傳感器由周期性的單元細胞陣列組成，其主要結構為兩個二氧化釩構成的正方形環。吸收器單元格由金反射層、二氧化硅耗盡層和二氧化釩圖案層組成。耗盡層會導致入射電磁波的損失。反射層將入射的電磁波反射到耗盡層。金屬激發的spp會引起周圍電磁場的局部增強。二氧化釩圖案設計的引入使局部電場增強效應，從而增強吸收器的吸收率。
2.根...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。