【摘 要】
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随着太赫兹技术的快速发展,作为太赫兹控制器件之一的太赫兹移相器已成为研究热点。现有的移相器存在着尺寸较大、相移量较小等不足,本文基于电控液晶介电常数可调和温控二氧化钒电导率可调的特性,先后设计了三种液晶+硅/金属复合结构太赫兹移相器与两种二氧化钒+金属复合结构太赫兹移相器,主要内容如下:提出了一种液晶-光栅复合结构太赫兹移相器,该器件自上而下依次为石英层、石墨烯层、液晶、光栅结构、石墨烯层和石英层
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随着太赫兹技术的快速发展,作为太赫兹控制器件之一的太赫兹移相器已成为研究热点。现有的移相器存在着尺寸较大、相移量较小等不足,本文基于电控液晶介电常数可调和温控二氧化钒电导率可调的特性,先后设计了三种液晶+硅/金属复合结构太赫兹移相器与两种二氧化钒+金属复合结构太赫兹移相器,主要内容如下:提出了一种液晶-光栅复合结构太赫兹移相器,该器件自上而下依次为石英层、石墨烯层、液晶、光栅结构、石墨烯层和石英层。利用液晶材料的各向异性,通过改变石墨烯电极上外加电压,使液晶介电常数发生改变,从而使整个器件的相位因介电常数改变而发生移动,实现在太赫兹波段相位的有效调控。研究结果表明,该太赫兹移相器在0.39THz～0.46THz范围内实现了 400°相移量,回波损耗均在-11dB以内,在f=0.43THz处最大相移量达到422°。而且该太赫兹移相器在入射角0°～30°内偏振不敏感,具有相移量大、小型化等优点。提出一种液晶-金属四直角复合结构太赫兹移相器,所设计的移相器由金属铜层、石墨烯层、液晶、石英层、石墨烯层自上而下依次排列,在顶部金属铜层构造了四直角结构。在无外加电场（ε⊥=2.47）和有外加电场（ε//3.26）作用下,该移相器在f=1.91THz处能够实现最大相移量350.58°,并进一步结合电流能量密度图与表面电流图解释了所提出的移相器的移相机理。设计了一种双层液晶-金属复合结构太赫兹移相器,该器件由金属铜电极层、液晶层、金属铜电极层、石英层、金属铜电极层、液晶层、金属铜电极层、石英层自上而下排列组成,在顶层金属铜构造了渔网结构,在中间金属铜电极层构造Φ形加双直角组合结构。该移相器在0.4～3THz频段内具有三频带的移相效果,分别实现最大相移量248.4°、102.4°和338.4°,且在2.31THz～2.48THz（带宽160GHz）频段内,均能实现330°以上相移量。在15°入射角下,该移相器具有四频带移相效果,分别达到最大相移量322.4°、122.7°、253.7°和101.2°。提出了一种二氧化钒嵌入金属环形复合结构太赫兹移相器,由金属铜层、二氧化钒层、液晶层、金属铜层、二氧化钒层、二氧化硅层自上而下组成,在上层金属铜层构造了矩形缺口结构,在上层二氧化钒层构造了双矩形结构,在下层金属铜层和下层二氧化钒层分别构造了U形结构。研究结果表明,在f=0.736THz处最大相移量为355.37°,且在0.732～0.749THz（带宽16GHz）范围内所能达到的相移量均超过350°。在0.8～1.2THz频率范围内,所提出的移相器均能保持近80%的透射率。提出了一种二氧化钒缺口矩形+矩形金属复合结构太赫兹移相器,由金属铜层、液晶层、二氧化钒层以及二氧化硅基底层自上至下依次组成,金属铜层由矩形结构构成,在二氧化钒层上构造了圆形缺口。在1.28THz～1.6THz（带宽0.32THz）范围内均能实现超过230°的相移量,且在f=1.59THz处可达到最大相移量 244.76°。所提出的五种移相器均具有结构简单、小型化、可灵活调控等优点,并且具有大的相移量,在太赫兹系统中具有广阔的应用前景。
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