[发明专利]基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器及其制造方法

说明书

本发明公开了基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器及其制造方法，调制器包括场源及调控器件，调控器件包括基底、设置于基座上层的结构层、设置于结构层上层的活性层、设置于活性层上层的保护层，以及分别设置于保护层两侧且与活性层相接触的第一电极层和第二电极层；结构层通过面投影立体光固化的3D打印技术制作得到；结构层由多个空心立方体紧密排列组成；空心立方体的上端面及四个侧面均设有与内部空腔连通的通孔；空心立方体的内部空腔中铺设有内置薄膜层；活性层上设有与结构层中空心立方体上端面所设置通孔对应的连通孔。上述的调制器，利用亚波长的空心立方体可实现基于光场、电场或磁场对太赫兹进行主动调控，大幅提高了太赫兹波的调制效果。

技术领域

本发明涉及太赫兹波调制的技术领域，尤其涉及一种基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器及其制造方法。

背景技术

太赫兹(THz)波通常是指频率范围在0.1～10.0THz之间，波长在0.03～3mm之间的电磁波，其波段正好处于微波与红外光之间。与微波和红外光等其他波段相比，太赫兹波拥有许多独特的性质。如低光子能量性、穿透性高、宽带性、强相干性等优点。这些特性使太赫兹波在通信、太赫兹成像传感、生物医学和安全检测等领域都具有广阔的应用前景。

在太赫兹技术领域当中，太赫兹调制器件是将太赫兹技术加以应用的核心部件，可实现对太赫兹波的幅度、相位、偏振等进行调控。然而，现有技术方法中的太赫兹调制器均是用于实现被动调制，无法有效实现对太赫兹波的主动调制。导致对太赫兹波进行调制的效果较差，且调制效率较低。因此，现有技术方法中的太赫兹调制器存在对太赫兹波进行调制的效果较差的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器及其制造方法，旨在解决现有技术方法中的太赫兹调制器所存在的对太赫兹波进行调制的效果较差的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器，其中，所述太赫兹宽带调制器包括场源及调控器件，所述调控器件包括基底、设置于所述基座上层的结构层、设置于所述结构层上层的活性层、设置于所述活性层上层的保护层，以及分别设置于所述保护层两侧且与所述活性层相接触的第一电极层和第二电极层；所述第一电极层及所述第二电极层均与所述活性层的上端面相接触；所述结构层通过面投影立体光固化的3D打印技术制作得到；所述结构层由多个空心立方体紧密排列组成；所述空心立方体的上端面及四个侧面均设有与内部空腔相连通的通孔；每一所述空心立方体的内部空腔中均铺设有内置薄膜层；所述活性层上设有与所述结构层中空心立方体上端面所设置通孔对应的连通孔；所述场源产生外加场并作用于调控器件的表面，通过调节场源的强度以实现太赫兹波的主动调控。

所述的基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器，其中，所述通孔的直径为所述空心立方体边长的0.3～0.7倍。

所述的基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器，其中，所述空心立方体的壁厚为其边长的0.08～0.15倍。

所述的基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器，其中，所述结构层的整体形状为正方形。

所述的基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器，其中，所述空心立方体的边长与所述太赫兹宽带调制器可调制太赫兹波的波长之间的比值为0.35～0.8。

所述的基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器，其中，所述基底为硅基底或氧化硅基底。

所述的基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器，其中，所述保护层为氧化硅层或六方氮化硼层。

所述的基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器，其中，所述空心立方体的材料为耐高温树脂、磁性树脂或陶瓷。

所述的基于3D打印技术的太赫兹宽带调制器，其中，所述内置薄膜层与所述活性层均为WTe₂薄膜层。