基于液晶的太赫茲波前調(diào)控器件研究進展
發(fā)布時間：2020-12-24 08:27
液晶作為寬波段外場可調(diào)諧材料在太赫茲波段具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢,有望實現(xiàn)高效、動態(tài)的太赫茲波前調(diào)控。本文簡要綜述了近年來南京大學(xué)液晶與微納光學(xué)研究組和其他科研團隊在基于液晶的太赫茲波前調(diào)控器件領(lǐng)域展開的部分研究,包括基于純液晶的太赫茲調(diào)波器件和基于液晶集成超構(gòu)表面的太赫茲調(diào)波器件兩類,系統(tǒng)闡述了這些器件的動態(tài)可調(diào)諧、多樣化功能的特征以及潛在的應(yīng)用前景,并對液晶技術(shù)與太赫茲技術(shù)相結(jié)合的發(fā)展趨勢進行了展望。
【文章來源】：液晶與顯示. 2020年07期 北大核心
【文章頁數(shù)】：15 頁
【部分圖文】：
一種反射式波片結(jié)構(gòu)示意圖；（b）產(chǎn)生的THz相移在不同施加電壓下隨頻率的變化關(guān)系。
圖9（a）可調(diào)諧超構(gòu)吸收器的結(jié)構(gòu)示意圖以及液晶在加電和不加電狀態(tài)下的偏轉(zhuǎn)情況；（b)THz吸收頻率隨著施加電壓的變化而變化。圖1 1（a）透射和反射兩種模式集成的液晶可調(diào)超構(gòu)器件結(jié)構(gòu)示意圖；（b）該器件的結(jié)構(gòu)分解圖；（c）上層超構(gòu)表面的顯微照片；（d）下層亞波長金屬梳狀電極的顯微照片；（e）在透射模式下透射頻率譜線隨著電壓增大而紅移；（f）在反射模式下吸收頻率譜線隨著電壓增大而紅移。
Lin等[42]利用亞波長金屬線柵作為THz透明電極實現(xiàn)了一種自偏振的電調(diào)液晶相移器，在0.2～2THz具有較高的偏振選擇透過率，該元件結(jié)構(gòu)如圖1(a）所示。在制備有金屬線柵的上下石英基板間旋涂一層PI取向?qū)�，摩擦方向與線柵方向垂直，基板間填充256μm厚的E7液晶，得到THz液晶元件，該元件具有較小的閥值電壓（小于20V）和飽和電壓（約為130V），在1.88THz處能夠?qū)崿F(xiàn)最大π/3的相移（圖1(b）），在集成化的寬帶可調(diào)THz元件中具有廣泛的應(yīng)用前景。Altmann等[43]同樣是在石英基板上制作金屬線柵作為電極，利用聚合物穩(wěn)定液晶（PSLC）實現(xiàn)電調(diào)控相移器，該元件響應(yīng)迅速，且聚合物網(wǎng)絡(luò)能夠誘導(dǎo)液晶的取向方向，元件無須取向?qū)�。Yang等[44]利用ITO納米晶須作為THz波段透明電極研發(fā)了一種THz相移器，結(jié)構(gòu)如圖2(a）所示。該元件利用電子束掠射角沉積技術(shù)在基板表面傾斜地生長ITO納米晶須，使其可以同時作為THz波段透明電極和液晶取向?qū)�，該元件能夠�?17μm的大盒厚下實現(xiàn)液晶層的良好取向，而且在0～2.5THz的寬頻率范圍內(nèi)透過率能夠達到82%。該元件在1THz處的相位延遲量超過π/2，透過率達到78%，驅(qū)動電壓低至5.66V，且制作工藝與CMOS工藝相兼容。有機物PEDOT∶PSS具有良好的導(dǎo)電性且制備工藝簡單，在有機發(fā)光二極管（OLEDs）領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛[45]。Du等[37]采用該材料作為THz波段透明電極，設(shè)計了一種新型相移器，該元件在6.7V的電壓驅(qū)動下，在1.17THz處的相移最大值超過2/3π。圖2（a）采用ITO納米晶須作為電極和取向?qū)拥南嘁破鹘Y(jié)構(gòu)示意圖；（b）產(chǎn)生的THz相移在不同施加電壓下隨頻率的變化關(guān)系。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Broadband achromatic metalens in terahertz regime[J]. Qingqing Cheng,Meilin Ma,Dong Yu,Zhixiong Shen,Jingya Xie,Juncheng Wang,Nianxi Xu,Hanming Guo,Wei Hu,Shuming Wang,Tao Li,Songlin Zhuang. Science Bulletin. 2019(20)
[2]太赫茲液晶材料與器件研究進展[J]. 王磊,肖芮文,葛士軍,沈志雄,呂鵬,胡偉,陸延青. 物理學(xué)報. 2019(08)
[3]Polarization-independent all-silicon dielectric metasurfaces in the terahertz regime[J]. HUIFANG ZHANG,XUEQIAN ZHANG,QUAN XU,QIU WANG,YUEHONG XU,MINGGUI WEI,YANFENG LI,JIANQIANG GU,ZHEN TIAN,CHUNMEI OUYANG,XIXIANG ZHANG,CONG HU,JIAGUANG HAN,WEILI ZHANG. Photonics Research. 2018(01)
[4]基于光取向液晶的光場調(diào)控技術(shù)[J]. 陳鵬,徐然,胡偉,陸延青. 光學(xué)學(xué)報. 2016(10)
[5]Liquid crystal depolarizer based on photoalignment technology[J]. Bing-Yan Wei,Peng Chen,Shi-Jun Ge,Li-Chao Zhang,Wei Hu,Yan-Qing Lu. Photonics Research. 2016(02)
本文編號：2935325
【文章來源】：液晶與顯示. 2020年07期 北大核心
【文章頁數(shù)】：15 頁
【部分圖文】：
一種反射式波片結(jié)構(gòu)示意圖；（b）產(chǎn)生的THz相移在不同施加電壓下隨頻率的變化關(guān)系。
圖9（a）可調(diào)諧超構(gòu)吸收器的結(jié)構(gòu)示意圖以及液晶在加電和不加電狀態(tài)下的偏轉(zhuǎn)情況；（b)THz吸收頻率隨著施加電壓的變化而變化。圖1 1（a）透射和反射兩種模式集成的液晶可調(diào)超構(gòu)器件結(jié)構(gòu)示意圖；（b）該器件的結(jié)構(gòu)分解圖；（c）上層超構(gòu)表面的顯微照片；（d）下層亞波長金屬梳狀電極的顯微照片；（e）在透射模式下透射頻率譜線隨著電壓增大而紅移；（f）在反射模式下吸收頻率譜線隨著電壓增大而紅移。
Lin等[42]利用亞波長金屬線柵作為THz透明電極實現(xiàn)了一種自偏振的電調(diào)液晶相移器，在0.2～2THz具有較高的偏振選擇透過率，該元件結(jié)構(gòu)如圖1(a）所示。在制備有金屬線柵的上下石英基板間旋涂一層PI取向?qū)�，摩擦方向與線柵方向垂直，基板間填充256μm厚的E7液晶，得到THz液晶元件，該元件具有較小的閥值電壓（小于20V）和飽和電壓（約為130V），在1.88THz處能夠?qū)崿F(xiàn)最大π/3的相移（圖1(b）），在集成化的寬帶可調(diào)THz元件中具有廣泛的應(yīng)用前景。Altmann等[43]同樣是在石英基板上制作金屬線柵作為電極，利用聚合物穩(wěn)定液晶（PSLC）實現(xiàn)電調(diào)控相移器，該元件響應(yīng)迅速，且聚合物網(wǎng)絡(luò)能夠誘導(dǎo)液晶的取向方向，元件無須取向?qū)�。Yang等[44]利用ITO納米晶須作為THz波段透明電極研發(fā)了一種THz相移器，結(jié)構(gòu)如圖2(a）所示。該元件利用電子束掠射角沉積技術(shù)在基板表面傾斜地生長ITO納米晶須，使其可以同時作為THz波段透明電極和液晶取向?qū)�，該元件能夠�?17μm的大盒厚下實現(xiàn)液晶層的良好取向，而且在0～2.5THz的寬頻率范圍內(nèi)透過率能夠達到82%。該元件在1THz處的相位延遲量超過π/2，透過率達到78%，驅(qū)動電壓低至5.66V，且制作工藝與CMOS工藝相兼容。有機物PEDOT∶PSS具有良好的導(dǎo)電性且制備工藝簡單，在有機發(fā)光二極管（OLEDs）領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛[45]。Du等[37]采用該材料作為THz波段透明電極，設(shè)計了一種新型相移器，該元件在6.7V的電壓驅(qū)動下，在1.17THz處的相移最大值超過2/3π。圖2（a）采用ITO納米晶須作為電極和取向?qū)拥南嘁破鹘Y(jié)構(gòu)示意圖；（b）產(chǎn)生的THz相移在不同施加電壓下隨頻率的變化關(guān)系。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Broadband achromatic metalens in terahertz regime[J]. Qingqing Cheng,Meilin Ma,Dong Yu,Zhixiong Shen,Jingya Xie,Juncheng Wang,Nianxi Xu,Hanming Guo,Wei Hu,Shuming Wang,Tao Li,Songlin Zhuang. Science Bulletin. 2019(20)
[2]太赫茲液晶材料與器件研究進展[J]. 王磊,肖芮文,葛士軍,沈志雄,呂鵬,胡偉,陸延青. 物理學(xué)報. 2019(08)
[3]Polarization-independent all-silicon dielectric metasurfaces in the terahertz regime[J]. HUIFANG ZHANG,XUEQIAN ZHANG,QUAN XU,QIU WANG,YUEHONG XU,MINGGUI WEI,YANFENG LI,JIANQIANG GU,ZHEN TIAN,CHUNMEI OUYANG,XIXIANG ZHANG,CONG HU,JIAGUANG HAN,WEILI ZHANG. Photonics Research. 2018(01)
[4]基于光取向液晶的光場調(diào)控技術(shù)[J]. 陳鵬,徐然,胡偉,陸延青. 光學(xué)學(xué)報. 2016(10)
[5]Liquid crystal depolarizer based on photoalignment technology[J]. Bing-Yan Wei,Peng Chen,Shi-Jun Ge,Li-Chao Zhang,Wei Hu,Yan-Qing Lu. Photonics Research. 2016(02)
本文編號：2935325
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