【摘 要】
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随着6G概念的普及,太赫兹技术受到众多研究人员的关注。目前为止,太赫兹技术已经取得了显著的进步,其中太赫兹调制器通过对电磁波进行波束整形,可以实现多种多样的功能。相比于传统的笨重的太赫兹器件,太赫兹超表面作为一种平面光子元件,可以在亚波长尺度范围内灵活地调控电磁波。因此,基于超表面的太赫兹波前调制器可以促进太赫兹系统集成化和小型化的发展。但是由于其固有的欧姆损耗,单层等离子体超表面的效率往往很低。
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随着6G概念的普及,太赫兹技术受到众多研究人员的关注。目前为止,太赫兹技术已经取得了显著的进步,其中太赫兹调制器通过对电磁波进行波束整形,可以实现多种多样的功能。相比于传统的笨重的太赫兹器件,太赫兹超表面作为一种平面光子元件,可以在亚波长尺度范围内灵活地调控电磁波。因此,基于超表面的太赫兹波前调制器可以促进太赫兹系统集成化和小型化的发展。但是由于其固有的欧姆损耗,单层等离子体超表面的效率往往很低。多层等离子体超表面可以实现高效率传输,但同时也带来了设计和制备的复杂度。全介质超表面由于其高折射率的谐振单元,可以获得高透射效率,但也存在着一定的反射损耗。因此,实现高效的太赫兹超表面元器件是当前的研究重点。在本文中,我们提出一种用于透射型太赫兹元器件的防反射集成策略,来实现高效的太赫兹波束整形。我们对单晶硅片的两个表面分别进行微加工。在其中一面上,通过制备具有相同尺寸但不同空间取向的椭圆形硅柱阵列,来引入所设计的几何相位。在另外一面上,通过制备结构尺寸相同的圆形硅柱阵列,来减小反射损耗。通过该策略,我们分别演示了几种不同功能的超表面器件,例如透镜、透镜阵列、偏振叉形光栅、涡旋光束产生器、贝塞尔涡旋光束产生器以及艾里光束产生器。其透射效率最高可达95%,同时也展现出该策略卓越的设计灵活性。我们的工作为平面太赫兹元器件的发展提供了一个实用且高效的平台,在高性能太赫兹成像和通信系统中起到重要的作用。
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