基于二氧化钒超材料的带宽可调太赫兹偏振转换器

摘要

设计了一种基于二氧化钒（VO₂）超材料的带宽可调太赫兹（THz）偏振转换器，在考虑工作频率、激励方式和微加工工艺等条件下，利用有限积分技术对该器件的性能进行了设计和仿真。器件的单元结构是一个5层周期性阵列结构，在x和y方向上的周期为100μm，自上而下分别是金属倾斜分裂环谐振器（OSRR）、第一聚酰亚胺（PI）隔离层、VO₂薄膜、第二PI隔离层和金属底板。仿真结果表明：当VO₂处于绝缘态时，在0.8 THz频率内可实现宽带交叉偏振转换效果，偏振转换率（PCR）高于90%；当VO₂从绝缘态转变为金属态，在2个谐振频率附近可实现窄带交叉偏振转换，PCR接近100%。通过分析表面电流分布，发现VO₂薄膜相变导致器件工作的物理机制发生变化，从而实现了带宽可调的偏振转换功能。所提设计方法为反射式偏振转换器件的带宽调控提供了一种新思路。

关键词

二氧化钒 / 太赫兹超材料 / 可调带宽 / 偏振转换

基金资助

国家自然科学基金(62065005); 广西自然科学基金（2020GXNSFDA238019）; 广西自动检测技术与仪器重点实验室基金（YQ21101）; 广西研究生创新计划（YCSW2021188）