[发明专利]一种THz波导型VO

说明书

本发明提供一种THz波导型VO₂温控开关，包括具有周期起伏结构的圆柱状中空波导I、由VO₂薄膜和基底组成的波导II，且具有周期起伏结构的圆柱状中空波导I、VO₂薄膜和基底由外至内依次设置，所述周期起伏结构是方形周期起伏结构。本发明是一种损耗小、结构简单、性能调谐简单、调控范围宽的THz波导型温控开关，利用VO₂相变温度前后的绝缘相到金属相的属性转变来实现波导中太赫兹波通过与否的调控，来实现开关功能。

技术领域

本发明涉及一种开关，尤其涉及一种THz波导型VO₂温控开关。

背景技术

太赫兹波通常是指频率为0.1～10THz(波长范围为3000～30μm)之间的电磁波，在高容量高速率的通信方面有重要的应用前景，但是THz器件尤其是可控器件如THz相位调控，滤波、调制和开关等器件的匮乏，限制了THz通信技术的发展，其中THz光开关是太赫兹通信的关键器件之一，对其研究有着重要的意义。

近些年，对于THz光开关方面国内外都取得了很多研究成果。2010年Yinghao Yuan等人在3rd International Photonics&OptoElectronics Meetings上发表了“Electrically controlled broadband THz switch based on liquidcrystal-filledmulti-layer metallic grating structures”，研究了基于电控液晶填充的多层金属光栅的太赫兹波开关，其开关消光比为7dB，调控带宽为 100GHz。2015年MahmoodBarangi等人在International Conference on Nanotechnology会议上发表了“Design and Analysis ofa Terahertz SSPP SwitchUsing Piezoelectric Materials”，结构包括单面的起伏金属材料结构，这种结构通过压电材料来实现改变槽的高度从而实现对带隙的调控，实现开关功能。2015年郭超等人在太赫兹科技与电子信息学报上发表“基于VO₂薄膜的太赫兹开关器件”，利用VO₂的相变特性来实现对单一频率2.52THz辐射的开关特性。

已发表的相关专利也已经有很多，2010年天津大学的胡明等人申请了专利《一种THz 波段氧化钒光开关及其制作方法》，专利公开号为CN 101950092A，是一种氧化钒薄膜结构，在空间太赫兹时域频谱系统中利用激光激发氧化钒薄膜的金属特性实现开关功能，速度快且插入损耗低，但消光比较低，只有4.4dB。2013年中国计量学院的刘建军等人申请了专利《一种光控太赫兹波开关》，专利公开号为CN 103135260A，通过平移台来改变缺陷层的厚度和激光的有无或者激光功率的强弱来实现调控功能，所需激光功率较低但是操作比较复杂。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种损耗小、结构简单、性能调谐简单、调控范围宽的THz波导型VO₂温控开关，利用VO₂相变温度前后的绝缘相到金属相的属性转变来实现波导中太赫兹波通过与否的调控，来实现开关功能。

本发明的目的是这样实现的：包括具有周期起伏结构的圆柱状中空波导I、由VO₂薄膜和基底组成的波导II，且具有周期起伏结构的圆柱状中空波导I、VO₂薄膜和基底由外至内依次设置，所述周期起伏结构是方形周期起伏结构。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.具有周期起伏结构的圆柱状中空波导I满足：