二氧化钒是一种具有绝缘态到金属态可逆相变特性的材料, 在光器件及信息技术中有非常广泛的应用。分别采用太赫兹频段的光谱测量技术和阵列成像技术研究分析了硅基二氧化钒材料的相变过程。采用傅里叶变换光谱测量系统, 获得了整个样品在 2.5~20.0 THz频段透射谱和反射谱随温度的变化, 分析得到了硅基二氧化钒材料相变的温度范围为 334~341 K, 对应温差为 7K; 得到了相变前后样品对 4.3 THz辐射的透过率变化达 40%以上, 反射率变化接近 30%。随后采用一套 4.3 THz的阵列成像系统, 测量了整个样品在相变前后的太赫兹图像, 获得了该材料由金属态转变为绝缘态时, 其对 4.3 THz激光信号的透过率由 6.7%升至 50.7%, 透过率变化达 44%, 与傅里叶变换光谱在 4.3 THz处的测量结果相当。上述研究结果为硅基二氧化钒材料用于 2.5 THz以上电磁辐射的透射调制和反射调制提供了很好的实验数据支撑。

设计了一种基于二氧化钒(VO₂) 复合超表面的太赫兹带宽可调极化转换器。该转换器由VO₂复合超表面、聚酰亚胺(PI)介质层和金属基底构成。其中,VO₂复合超表面的单元结构包含一个金属圆环、两根金属棒和嵌在其中的一小块VO₂。VO₂为绝缘态时,转换器在1.58~2.08 THz范围内交叉极化的反射率可达80%以上,极化转换率(PCR)大于95%,具有很强的极化转换效果。通过电触发使VO₂相变为金属态时,交叉极化的反射率在80%以上的频段缩小为2.04~2.08 THz,此频段的PCR大于95%。并且,VO₂相变使PCR在95%以上的相对带宽由27% 降低到1.9%。此外,还分析了PI介质层厚度与入射极化角度对器件PCR的影响。其中,当太赫兹波沿40°~ 55°极化方向入射时,PCR均高于80%。这种带宽可调的宽带极化转换器在未来太赫兹通信、成像等领域有潜在的应用价值。