阅读说明：本技术 基于波导结构的太赫兹调制器及系统 (Terahertz modulator and system based on waveguide structure ) 是由 不公告发明人 于 2020-04-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于波导结构的太赫兹调制器及系统,主要涉及电磁波调制领域。本申请提供的基于波导结构的太赫兹调制器,太赫兹调制器包括：衬底、波导、多条凸起结构和填充部；波导设置在衬底的一侧,多条凸起结构分别平行设置在波导远离衬底的一侧,填充部填充在相邻两个凸起结构之间,其中,填充部的材料为钙钛矿材料,由于钙钛矿材料具有较大的载流子迁移率和载流子扩散长度,当入射光照射在该填充部上,该填充部吸收入射光,并且改变该填充部的电介质性质,从而使得相邻的两个凸起结构之间的有效光程差发生改变,即该凸起结构的滤波特性发生改变,进而使通过该波导的出射太赫兹的波长发生改变,从而实现调制太赫兹波的目的。(The invention relates to a terahertz modulator and a terahertz modulator system based on a waveguide structure, and mainly relates to the field of electromagnetic wave modulation. The application provides a terahertz modulator based on waveguide structure, terahertz modulator includes: the device comprises a substrate, a waveguide, a plurality of protruding structures and a filling part; the waveguide is arranged on one side of the substrate, the plurality of protruding structures are respectively arranged on one side, far away from the substrate, of the waveguide in parallel, the filling portion is filled between two adjacent protruding structures, the filling portion is made of a perovskite material, the perovskite material has large carrier mobility and carrier diffusion length, when incident light irradiates on the filling portion, the filling portion absorbs the incident light and changes dielectric properties of the filling portion, and therefore effective optical path difference between two adjacent protruding structures is changed, namely filtering characteristics of the protruding structures are changed, and further the wavelength of outgoing terahertz through the waveguide is changed, and the purpose of modulating terahertz waves is achieved.)

基于波导结构的太赫兹调制器及系统

技术领域

本发明涉及电磁波调制领域，主要涉及一种基于波导结构的太赫兹调制器及系统。

背景技术

太赫兹是指频率在0.1～10THz(波长为3000～30μm)范围内的电磁波，在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外光相重合，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区，称为电磁波谱的“太赫兹空隙(THz gap)”。

现有技术中，对太赫兹的调制的装置主要是太赫兹开口谐振环。通过将狭缝内设置硅片，该硅片在光致电导的变化下，谐振和三阶偶极共振强度逐渐减弱，从而实现光控太赫兹调制的功能。

但是上述调制太赫兹的装置由于结构复杂，使得制备成本较高。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于波导结构的太赫兹调制器及系统，以解决现有技术中调制太赫兹的装置由于结构复杂，使得制备成本较高的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种基于波导结构的太赫兹调制器，太赫兹调制器包括：衬底、波导、多条凸起结构和填充部；波导设置在衬底的一侧，多条凸起结构分别平行设置在波导远离衬底的一侧，填充部填充在相邻两个凸起结构之间，其中，填充部的材料为钙钛矿材料。

可选的，该太赫兹调制器还包括二氧化硅膜，二氧化硅膜蒸镀在填充部远离衬底的一侧。

可选的，该太赫兹调制器还包括垫层，垫层包括多个条形垫层，每个条形垫层分别设置在波导与凸起结构之间。

可选的，该太赫兹调制器还包括反射层，反射层涂覆在凸起结构的两侧。

可选的，该反射层的材料为石墨烯。

可选的，该波导的材料为石墨烯和蓝宝石中任意一种。

可选的，该多条凸起结构的材料为铝。

可选的，该多条凸起结构周期性设置在波导远离衬底的一侧。

第二方面，本申请提供另一种基于波导结构的太赫兹调制系统，太赫兹调制系统包括：光泵浦、太赫兹检测装置和第一方面任意一项的太赫兹调制器，光泵浦用于照射填充部，太赫兹检测装置设置在波导的出射口，用于接收并检测出射波导。

本发明的有益效果是：

本申请提供的基于波导结构的太赫兹调制器，太赫兹调制器包括：衬底、波导、多条凸起结构和填充部；波导设置在衬底的一侧，多条凸起结构分别平行设置在波导远离衬底的一侧，填充部填充在相邻两个凸起结构之间，其中，填充部的材料为钙钛矿材料，由于钙钛矿材料具有较大的载流子迁移率和载流子扩散长度，当入射光照射在该填充部上，该填充部吸收入射光，并且改变该填充部的电介质性质，从而使得相邻的两个凸起结构之间的有效光程差发生改变，即该凸起结构的滤波特性发生改变，进而使通过该波导的出射太赫兹的波长发生改变，从而实现调制太赫兹波的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为发明实施例提供的一种基于波导结构的太赫兹调制器的结构示意图；

图2为发明实施例提供的另一种基于波导结构的太赫兹调制器的结构示意图；

图3为发明实施例提供的另一种基于波导结构的太赫兹调制器的结构示意图；

图4为发明实施例提供的另一种基于波导结构的太赫兹调制器的结构示意图。

图标：10-衬底；20-波导；30-凸起结构；40-填充部；50-二氧化硅膜；60-垫层；70-反射层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一金属板实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的实施过程更加清楚，下面将会结合附图进行详细说明。

本申请提供一种基于波导20结构的太赫兹调制器，太赫兹调制器包括：衬底10、波导20、多条凸起结构30和填充部40；波导20设置在衬底10的一侧，多条凸起结构30分别平行设置在波导20远离衬底10的一侧，填充部40填充在相邻两个凸起结构30之间，其中，填充部40的材料为钙钛矿材料。

多条凸起结构30的形状一般是三棱柱形，该三棱柱形的凸起结构30相互平行的设置在该波导20的上表面，该波导20的下表面设置有该衬底10，该多条凸起结构30之间的间隙根据实际需要进行选择，在此不做具体限定，一般的，将三棱柱形的多个凸起结构30底面相互连接的设置在该波导20的上表面，即该每两个相邻的凸起结构30之间的间隙也为倒三角结构，在该倒三角结构内填充填充部40，当需要对该太赫兹调制器的太赫兹波长进行调节的时候，使用光泵浦照射在该填充部40的远离该衬底10的一面，即入射光照射在该填充部40上，该填充部40吸收入射光，并且改变该填充部40的电介质性质，从而使得相邻的两个凸起结构30之间的有效光程差发生改变，即该凸起结构30的滤波特性发生改变，进而使通过该波导20的出射太赫兹的波长发生改变，从而实现调制太赫兹波的目的。

可选的，该太赫兹调制器还包括二氧化硅膜50，二氧化硅膜50蒸镀在填充部40远离衬底10的一侧。

该二氧化硅膜50蒸镀在该填充部40远离衬底10的一侧，当该填充部40将一部分入射光反射到该二氧化硅层上时，该二氧化硅层将反射的光又反射到该填充部40上，减少光线的损耗，进一步的增加该填充部40对光的吸收效率。

可选的，该太赫兹调制器还包括垫层60，垫层60包括多个条形垫层60，每个条形垫层60分别设置在波导20与凸起结构30之间。

该条形垫层60的形状和尺寸根据实际需要进行设置，在此不做限定，为了方便说明，在此以该条形垫层60为四棱柱结构，且该四棱柱的边长与该三棱柱的边长相等，且该四棱柱条形垫层60与凸起结构30一一对应设置，每个条形垫层60之间的距离根据实际情况而定在此不做具体限定，需要说明的是，两个相邻的条形垫层60之间具有一定距离，即两个相邻的条形垫层60之间的间隙的形状为靠近该衬底10的一端为矩形，远离衬底10的一端为倒立的等腰梯形，该间隙中全部填充有该填充部40，且该填充部40的材料为钙钛矿材料。

可选的，该太赫兹调制器还包括反射层70，反射层70涂覆在凸起结构30的两侧。

该反射层70涂覆在凸起结构30的两侧，当入射光照射在该凸起结构30上，又从该凸起结构30往外反射时，该反射层70将往外反射的光进行反射，使得原本损耗的光被反射到凸起结构30上，被再次利用，即反射层70用以提高该凸起结构30的反射效率，进一步的提高钙钛矿材料对光的吸收。

可选的，该反射层70的材料为石墨烯。

该反射层70的材料为石墨烯，具体的该石墨烯反射层70的设置厚度根据实际需要进行设置，在此不做具体限定。

可选的，该波导20的材料为石墨烯和蓝宝石中任意一种。

该波导20的材料可以为石墨烯，也可以为蓝宝石，根据实际需要进行选择，在此不做具体限定。

可选的，该多条凸起结构30的材料为铝。

可选的，该多条凸起结构30周期性设置在波导20远离衬底10的一侧。

多条凸起结构30周期设置在该波导20上，具体的，在该波导20上的设置的周期数量和周期距离，根据实际需要进行选择，一般的，可以在该波导20上设置多个凸起结构30，且相邻的两个凸起结构30之间的距离为0。

本申请提供的基于波导20结构的太赫兹调制器，太赫兹调制器包括：衬底10、波导20、多条凸起结构30和填充部40；波导20设置在衬底10的一侧，多条凸起结构30分别平行设置在波导20远离衬底10的一侧，填充部40填充在相邻两个凸起结构30之间，其中，填充部40的材料为钙钛矿材料，由于钙钛矿材料具有较大的载流子迁移率和载流子扩散长度，当入射光照射在该填充部40上，该填充部40吸收入射光，并且改变该填充部40的电介质性质，从而使得相邻的两个凸起结构30之间的有效光程差发生改变，即该凸起结构30的滤波特性发生改变，进而使通过该波导20的出射太赫兹的波长发生改变，从而实现调制太赫兹波的目的。

本申请提供另一种基于波导20结构的太赫兹调制系统，太赫兹调制系统包括：光泵浦、太赫兹检测装置和上述任意一项的太赫兹调制器，光泵浦用于照射填充部40，太赫兹检测装置设置在波导20的出射口，用于接收并检测出射波导20。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。