基于液晶的太赫兹波前调控器件研究进展
发布时间：2020-12-24 08:27
液晶作为宽波段外场可调谐材料在太赫兹波段具有显著的应用优势,有望实现高效、动态的太赫兹波前调控。本文简要综述了近年来南京大学液晶与微纳光学研究组和其他科研团队在基于液晶的太赫兹波前调控器件领域展开的部分研究,包括基于纯液晶的太赫兹调波器件和基于液晶集成超构表面的太赫兹调波器件两类,系统阐述了这些器件的动态可调谐、多样化功能的特征以及潜在的应用前景,并对液晶技术与太赫兹技术相结合的发展趋势进行了展望。
【文章来源】：液晶与显示. 2020年07期 北大核心
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
一种反射式波片结构示意图；（b）产生的THz相移在不同施加电压下随频率的变化关系。
图9（a）可调谐超构吸收器的结构示意图以及液晶在加电和不加电状态下的偏转情况；（b)THz吸收频率随着施加电压的变化而变化。图1 1（a）透射和反射两种模式集成的液晶可调超构器件结构示意图；（b）该器件的结构分解图；（c）上层超构表面的显微照片；（d）下层亚波长金属梳状电极的显微照片；（e）在透射模式下透射频率谱线随着电压增大而红移；（f）在反射模式下吸收频率谱线随着电压增大而红移。
Lin等[42]利用亚波长金属线栅作为THz透明电极实现了一种自偏振的电调液晶相移器，在0.2～2THz具有较高的偏振选择透过率，该元件结构如图1(a）所示。在制备有金属线栅的上下石英基板间旋涂一层PI取向层，摩擦方向与线栅方向垂直，基板间填充256μm厚的E7液晶，得到THz液晶元件，该元件具有较小的阀值电压（小于20V）和饱和电压（约为130V），在1.88THz处能够实现最大π/3的相移（图1(b）），在集成化的宽带可调THz元件中具有广泛的应用前景。Altmann等[43]同样是在石英基板上制作金属线栅作为电极，利用聚合物稳定液晶（PSLC）实现电调控相移器，该元件响应迅速，且聚合物网络能够诱导液晶的取向方向，元件无须取向层。Yang等[44]利用ITO纳米晶须作为THz波段透明电极研发了一种THz相移器，结构如图2(a）所示。该元件利用电子束掠射角沉积技术在基板表面倾斜地生长ITO纳米晶须，使其可以同时作为THz波段透明电极和液晶取向层，该元件能够在517μm的大盒厚下实现液晶层的良好取向，而且在0～2.5THz的宽频率范围内透过率能够达到82%。该元件在1THz处的相位延迟量超过π/2，透过率达到78%，驱动电压低至5.66V，且制作工艺与CMOS工艺相兼容。有机物PEDOT∶PSS具有良好的导电性且制备工艺简单，在有机发光二极管（OLEDs）领域中应用广泛[45]。Du等[37]采用该材料作为THz波段透明电极，设计了一种新型相移器，该元件在6.7V的电压驱动下，在1.17THz处的相移最大值超过2/3π。图2（a）采用ITO纳米晶须作为电极和取向层的相移器结构示意图；（b）产生的THz相移在不同施加电压下随频率的变化关系。
【参考文献】：
期刊论文
[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]太赫兹液晶材料与器件研究进展[J]. 王磊,肖芮文,葛士军,沈志雄,吕鹏,胡伟,陆延青. 物理学报. 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场调控技术[J]. 陈鹏,徐然,胡伟,陆延青. 光学学报. 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)
本文编号：2935325
【文章来源】：液晶与显示. 2020年07期 北大核心
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
一种反射式波片结构示意图；（b）产生的THz相移在不同施加电压下随频率的变化关系。
图9（a）可调谐超构吸收器的结构示意图以及液晶在加电和不加电状态下的偏转情况；（b)THz吸收频率随着施加电压的变化而变化。图1 1（a）透射和反射两种模式集成的液晶可调超构器件结构示意图；（b）该器件的结构分解图；（c）上层超构表面的显微照片；（d）下层亚波长金属梳状电极的显微照片；（e）在透射模式下透射频率谱线随着电压增大而红移；（f）在反射模式下吸收频率谱线随着电压增大而红移。
Lin等[42]利用亚波长金属线栅作为THz透明电极实现了一种自偏振的电调液晶相移器，在0.2～2THz具有较高的偏振选择透过率，该元件结构如图1(a）所示。在制备有金属线栅的上下石英基板间旋涂一层PI取向层，摩擦方向与线栅方向垂直，基板间填充256μm厚的E7液晶，得到THz液晶元件，该元件具有较小的阀值电压（小于20V）和饱和电压（约为130V），在1.88THz处能够实现最大π/3的相移（图1(b）），在集成化的宽带可调THz元件中具有广泛的应用前景。Altmann等[43]同样是在石英基板上制作金属线栅作为电极，利用聚合物稳定液晶（PSLC）实现电调控相移器，该元件响应迅速，且聚合物网络能够诱导液晶的取向方向，元件无须取向层。Yang等[44]利用ITO纳米晶须作为THz波段透明电极研发了一种THz相移器，结构如图2(a）所示。该元件利用电子束掠射角沉积技术在基板表面倾斜地生长ITO纳米晶须，使其可以同时作为THz波段透明电极和液晶取向层，该元件能够在517μm的大盒厚下实现液晶层的良好取向，而且在0～2.5THz的宽频率范围内透过率能够达到82%。该元件在1THz处的相位延迟量超过π/2，透过率达到78%，驱动电压低至5.66V，且制作工艺与CMOS工艺相兼容。有机物PEDOT∶PSS具有良好的导电性且制备工艺简单，在有机发光二极管（OLEDs）领域中应用广泛[45]。Du等[37]采用该材料作为THz波段透明电极，设计了一种新型相移器，该元件在6.7V的电压驱动下，在1.17THz处的相移最大值超过2/3π。图2（a）采用ITO纳米晶须作为电极和取向层的相移器结构示意图；（b）产生的THz相移在不同施加电压下随频率的变化关系。
【参考文献】：
期刊论文
[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]太赫兹液晶材料与器件研究进展[J]. 王磊,肖芮文,葛士军,沈志雄,吕鹏,胡伟,陆延青. 物理学报. 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场调控技术[J]. 陈鹏,徐然,胡伟,陆延青. 光学学报. 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)
本文编号：2935325
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