Flexible Terahertz Beam Manipulations Based on Liquid-Crystal-Integrated Programmable Metasurfaces

太赫兹辐射 光束转向 材料科学 谐振器 光学 反射(计算机编程) 超材料 梁(结构) 光电子学 分裂环谐振器 平版印刷术 液晶 相(物质) 物理 计算机科学 量子力学 程序设计语言
作者
Xiaojian Fu,Lei Shi,Jun Yang,Yuan Fu,Chenxi Liu,Jun Wu,Fei Yang,Lei Bao,Tie Jun Cui
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (19): 22287-22294 被引量:75
标识
DOI:10.1021/acsami.2c02601
摘要

Terahertz wave manipulations, especially the phase manipulations, through metasurfaces has attracted considerable interests. Here, we develop a terahertz beam steering device using the liquid-crystal (LC)-integrated programmable metasurface. Specifically, a reflective-type 1 bit metasurface element is designed by employing a multilayer structure composed of metallic back plate-LC-complementary split ring resonator (CSRR). Numerical simulations show that, at the optimized operation frequency of 0.675 THz, the developed metasurface element has a nearly 180° phase difference between unbiased and biased states with close reflection amplitudes. Furthermore, a one-dimensional programmable metasurface array with 32 independently controlled subarrays is designed and fabricated using the lithography technology. Both simulated and measured far-field scattering patterns of the metasurface certify the anomalous beam reflection and wide-angle beam steering performances. Nevertheless, the optimal frequency red shifts to 0.645 THz in the experiment. This work may advance the application of metasurfaces in terahertz beam manipulation devices.
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