基于三功能二氧化钒的可切换超表面，用于太赫兹波应用

《IEEE Transactions on Plasma Science》：Trifunctional Vanadium Dioxide-Based Switchable Metasurface for Terahertz Waves

提出基于VO2相变材料的太赫兹超表面，通过金-二氧化硅结构实现动态电磁响应控制。金属态下在1.55-2.67 THz宽频带内吸光率达90%以上，峰值100%；绝缘态下作为极化转换器，覆盖多频段线性/交叉极化及圆极化转换，衰减效率超20 dB，适用于EMI屏蔽及多种太赫兹应用。

　　

摘要：

本文提出了一种太赫兹（THz）超表面，该超表面通过集成二氧化钒（VO2）实现了可切换的多功能性。其设计结合了金元素和SiO2间隔层，从而能够动态控制电磁（EM）响应。二氧化钒是一种众所周知的相变材料：在低温下表现出绝缘特性，而在高温（超过67°C）下则具有金属特性。这种温度依赖的相变使得超表面的光学性质能够被动态控制，从而使其能够执行多种功能。在金属状态下，该超表面作为宽带吸收器使用，其在1.55–2.67 THz的频率范围内的吸收率超过90%，在1.79 THz时达到100%的峰值吸收率，在2.23 THz时达到98%的峰值吸收率。在绝缘状态下，该器件可作为偏振转换器使用：在1.11–1.91 THz和2.70–2.94 THz范围内实现线性偏振到交叉偏振（LP-CPC）的转换；在0.99–1.05 THz、2.13–2.57 THz以及3.06–3.88 THz范围内实现线性偏振到圆偏振（LP-CP）的转换。该宽带吸收器在目标频谱范围内的屏蔽效率超过20 dB。这种高水平的衰减使其非常适合用于电磁干扰（EMI）防护应用。所提出的这种超表面具有多功能性，因此非常适合应用于太赫兹传感器、空间光调制器、发射器、热光伏系统以及下一代无线通信技术。