Настраиваемый терагерцевый двухфункциональный преобразователь поляризации на основе метаматериала с трёхмерным дираковским полуметаллом

В настоящее время применение метаматериалов (ММ) для динамического управления состоянием поляризации терагерцевых (ТГц) волн представляет большой интерес для таких приложений, как передача информации и обнаружение целей. Однако интеграция настраиваемых и многофункциональных возможностей в одном устройстве на основе ММ по-прежнему остаётся сложной задачей. На основе многослойной структуры 3D-дировского полуметалла (DSM), тефлона и графена исследованы характеристики распространения двухфункционального преобразователя поляризации (DPC) в ТГц-диапазоне. Устройство позволяет удобно реализовать отражение или прохождение волн с ортогональной поляризацией посредством регулировки уровня Ферми графена, помещённого в диэлектрический промежуточный слой. В частности, при высоком уровне Ферми 1,0 эВ предложенный DPC обеспечивает широкополосное отражение с ортогональной поляризацией в диапазоне 0,94–2,17 ТГц при коэффициенте преобразования поляризации более 0,9; максимальная глубина амплитудной модуляции (MD) резонанса ортогональной поляризации составляет 29,2% при изменении уровня Ферми 3D DSM в диапазоне 0,01–0,15 эВ. При нулевом уровне Ферми наблюдаются два выраженных пика прохождения с ортогональной поляризацией на частотах 1,14 и 1,92 ТГц, а соответствующие значения MD амплитуды составляют 49,0 и 62,6% соответственно при изменении уровня Ферми 3D DSM. Кроме того, при использовании тонкого слоя 3D DSM в качестве настраиваемой подложки максимальная MD амплитуды кривой отражения с ортогональной поляризацией достигает 52% при изменении уровня Ферми в диапазоне 0,01–0,15 эВ. Полученные результаты полезны для понимания механизмов настройки плазмонных устройств на основе 3D DSM и содействуют разработке многофункциональных ТГц-устройств, таких как поляризаторы, фазовые пластинки и модуляторы.