向列型液晶太赫兹调制器件结构设计及性能研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shizelinli
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过去的二十几年中太赫兹技术迅速发展,在光谱、成像、通信和军事等领域具有广阔前景。若要实现这些应用,需要实用性的、高性能的太赫兹功能器件作为技术支撑,移相器、滤波器和偏振转换器等光学器件是必不可少的。本文对太赫兹液晶带阻滤波器和TN模式、ECB模式太赫兹相位调制器件的调制性能进行理论模拟分析。并针对ECB模式太赫兹液晶相位调制器件进行结构设计、实验测试以及性能研究。设计了可切换布拉格反射镜结构的太赫兹液晶带阻滤波器。模拟得到器件在0.7THz处形成带宽为130GHz、峰值为0.07的阻带和0.6的反射带,施加偏置电压后阻带和反射带消失。分析了结构层数、材料堆叠顺序和材料折射率差值对阻带和反射带的影响。数值模拟了向列相液晶E7的TN模式和ECB模式太赫兹液晶器件的相位调制性能,结果表明,ECB模式比TN模式的相位延迟量更高,1.2THz处TN模式30°扭曲对应的相位延迟为54.85°,ECB模式达到59.62°。利用THz-TDS系统测量了TEB30A和E7在太赫兹频段的折射率等光学参数。实验结果表明,在0.2~1.2THz范围内,TEB30A的双折射率(?)n=0.09~0.119,E7的双折射率(?)n=0.121~0.140。得到300μm厚的两种液晶的相位延迟量,TEB30A为51.95°,E7为60.33°。设计并制备了基于E7的厚度100~300μm位置可调谐的楔形太赫兹液晶相位调制器件和厚度200μm电场可调谐的横向电极太赫兹液晶相位调制器件,测量并分析了相位调制性能。实验结果表明,在0.2~1.2THz范围内,楔形器件整体的相位延迟可调谐范围达到59.08°。在1.2THz处,横向电极器件施加200V电压得到28.28°的相位延迟量,阈值电压约为10V,相应的电场为90V/cm。制备并测量了亚波长ITO光栅的透射性能。实验结果表明,在0.2~0.6THz范围内消光比大约为17d B。在此基础上,设计了一种自偏振太赫兹液晶相位调制器件。
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