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超材料是一种由亚波长的金属共振单元组成的人工复合材料,通过合理的设计金属结构,可以实现各种奇异的电磁现象。鉴于这一特点,超材料可以广泛用于电磁隐身、完美吸收、负折射率等研究领域。近年来,随着太赫兹技术的快速发展,基于超材料太赫兹波器件的研究报道也越来也多,如太赫兹滤波器、太赫兹吸波器和太赫兹线栅偏振器等,超材料太赫兹波器件在太赫兹成像、光谱和生物传感等领域有着很大的应用潜质。目前,绝大多数超材料太赫兹波器件的制备方法是采用传统光刻技术,但这种制备方法流程十分复杂、制备周期较长及设备成本高。因此,寻求一种设备成本低、流程简单、快速的太赫兹器件制备方法成为了关注的焦点。本文在国内首次把激光诱导和化学镀铜的方法成功地用于超材料太赫兹波器件的制备,并利用基于有限积分法的三维全波仿真软件CST Microwave Studio设计了用于太赫兹波段的线栅偏振器、TU结构谐振器和三环结构多频带滤波器,运用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对制备的器件性能进行了实验测试,实验结果和设计结果基本相符。本文主要研究工作分为四个部分:(1)在国内首次提出了利用激光诱导和化学镀铜的方法在聚酰亚胺薄膜上制备超材料太赫兹波器件。主要工作包括激光曝光系统的搭建、样品制备流程和工艺的研究以及化学镀铜方法的研究。目前,我们利用这种方法可制备的最小金属铜线宽度为7μm,能基本满足大部分太赫兹器件的要求。实验表明,激光诱导化学镀是一种简单、有效、灵活的制备太赫兹器件的方法。(2)利用CST分析了线栅周期、占空比和金属厚度对线栅偏振器性能的影响,为制备高性能的线栅偏振器提供了很好的理论依据。在当前制备工艺条件允许范围内,优化线栅偏振器的参数,设计和制备了一个以聚酰亚胺为衬底的铜质线栅偏振器。测试结果表明:在0.2-1.5THz范围内,线栅偏振器的TM波透过率高于54%,消光比高于20dB,并且在0.3THz附近优于37dB,与国际报道的硅、高密度聚乙烯衬底线栅的消光比相近。(3)首次提出和制备了一种基于TU平面结构的太赫兹波谐振器,并利用CST和THz-TDS对其性能进行了数值模拟和实验测试。研究结果表明:在0.2-1.2THz范围内,该谐振器对电场偏振方向敏感,不同的电场偏振方向产生的谐振频率不同。当电场偏振平行于T与U之间的间隙时,该样品具有三个共振峰,其中心频率分别为0.37THz、0.73THz、0.96THz;当电场偏振垂直于T与U之间的间隙时,该样品仅在0.84THz处有一个共振特性峰。为了了解共振峰产生的机理,还对各共振频率处的场能分布进行了模拟分析。对电场偏振平行于T与U之间的间隙时,三个共振峰与TU尺寸之间的关系进行了数值模拟分析。(4)首次提出并制备了一种基于三个方形封闭谐振环(CRR)结构的太赫兹多频带滤波器。利用CST分析了共振峰产生的机理,讨论了CRR结构尺寸与共振频率之间的关系。三个CRR滤波器共振峰的产生除了有自身电场耦合作用和相邻环间的磁场耦合作用外,还有内、外环的作用。对所制备的滤波器进行了透射性能测试,获得该滤波器三个共振峰的中心频率分别为0.33THz、0.68THz和1.13THz,实验结果与仿真设计基本相符。