[发明专利]一种反射式电控可调太赫兹液晶波片及其制备方法

权利要求书

1.一种基于亚波长金属线栅电极的反射式宽带可调液晶太赫兹波片，其特征在于，包括两片熔融石英基板，其中，一片熔融石英基板的内侧设置有亚波长金属线栅，另一片熔融石英基板的内侧设置有金属反射镜，两片熔融石英基板通过框胶结合构成液晶盒；液晶盒中的亚波长金属线栅与金属反射镜上分别设有两层光控取向层，两层光控取向层中间夹设有液晶材料，液晶材料为太赫兹电控大双折射率液晶材料；所述液晶盒通过光控取向的方式实现液晶的平行取向，且取向方向与金属线栅方向成90°。

2.根据权利要求1所述的一种基于亚波长金属线栅电极的反射式宽带可调液晶太赫兹波片，其特征在于，所述亚波长金属线栅的周期小于入射光的波长，亚波长金属线栅周期为1-100 μm，亚波长金属线栅的线条宽度为0.5-50 μm。

3.根据权利要求1所述的一种基于亚波长金属线栅电极的反射式宽带可调液晶太赫兹波片，其特征在于，所述金属反射镜为金属平板，厚度为100-500 μm。

4.根据权利要求1所述的一种基于亚波长金属线栅电极的反射式宽带可调液晶太赫兹波片，其特征在于，金属反射镜的厚度为200-300 μm。

5.根据权利要求1所述的一种基于亚波长金属线栅电极的反射式宽带可调液晶太赫兹波片，其特征在于，所述液晶材料在0.5-2.5 THz时的双折射率为0.25-0.4。

6.根据权利要求1所述的一种基于亚波长金属线栅电极的反射式宽带可调液晶太赫兹波片，其特征在于，所述液晶材料在0.5-2.5 THz时的双折射率为0.30。

7.一种基于亚波长金属线栅电极的反射式宽带可调液晶太赫兹波片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）取两片熔融石英基板，在一片熔融石英基板上设置亚波长金属线栅，在另一片熔融石英基板上设置金属反射镜，其中，亚波长金属线栅通过在熔融石英基板上进行光刻及镀膜工艺实现，金属反射镜直接在熔融石英基板上通过镀膜工艺实现；

（2）光控取向层为取向在光敏取向剂的薄膜上获得，在亚波长金属线栅和金属反射镜的表面分别涂敷光控取向剂薄膜；

（3）根据所选取液晶材料的折射率参数及目标波片类型计算出所需要的盒厚，对于四分之一波片，盒厚d大于λ/(8n)，对于二分之一波片，盒厚d大于λ/(4n)，并选择膜厚对应盒厚度值的衬垫膜材料，λ是波长 ，n是液晶折射率；

（4）将其中一片熔融石英基板上放置衬垫膜细条，另一片熔融石英基板与之相对放置，曝光赋予光控取向剂薄膜分子均匀指向，然后使用框胶封装成液晶盒；

（5）将选取的液晶材料注入液晶盒，最终利用液晶的电控双折射特性，通过电压调节两束太赫兹波的相位延迟来实现对应不同频率的波片；

（6）利用改变太赫兹波的入射角来同时实现偏振转换和光束扫描。

8.根据权利要求7所述的一种基于亚波长金属线栅电极的反射式宽带可调液晶太赫兹波片的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，曝光赋予光控取向剂薄膜分子均匀指向的步骤设置在封装成液晶盒之前，即在亚波长金属线栅和金属反射镜的表面涂敷光控取向剂薄膜之后，先以偏振方向与亚波长金属线栅成0°夹角的线偏振紫外或蓝光垂直曝光赋予取向剂分子均匀指向，然后再做成液晶盒。