超材料太赫兹波器件的设计、制备与性能测试

被引量 : 0次 | 上传用户:xiaowangdoc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
目的:通过对大鼠骨髓间充质干细胞中TGF-β、BMP-7、BGP蛋白表达的分析,探究右归丸含药血清通过TGF-β信号通路诱导BMSCs向成骨细胞分化的机制,从而为"肾主骨"这一理论提供实
教育的精准扶贫下,中学生的各科成绩都有显著提高,但是对于学困生而言,在成绩基本提高的基础上,还需要加强提高。在中学英语教学中,学生学习的策略和研究方法还需要进一步提
目的:研究应用针刺、中药与功能锻炼三位一体的疗法与维脑路通滴注治疗急性脑梗塞的疗效并进行对比,且观察血液流变学的指标。方法:治疗组313例,给予针刺、疏血通及功能锻炼三位
冠心病(coronary artery disease,CAD)是由遗传因素和环境因素相互作用导致的,其高发病率和高死亡率,严重威胁着人类的健康,对于其发病机制多数学者从分子遗传学角度进行研究。关于
前期转录分析发现TCP7-like基因在菊花舌状花中较特异地高表达,为了明确菊花头状花序形态建成中舌状花的有无及其分子调控机制,该研究以菊花‘粉地毯’(Chrysanthemum morifo
近年来,我国民办教育事业飞速发展,在教育大众化和弥补国家教育经费不足等方面发挥了积极作用,已经成为国民教育体系的重要组成部分。然而,面对高等教育市场的激烈竞争,独立学院要
对高山美利奴羊的品种特性及良种繁育体系建设进行了阐述,分析了新品种培育存在的问题,指出了今后高山美利奴羊的育种发展前景。
<正>我国商业银行的操作风险管理还刚刚起步,对操作风险的量化基本还处于讨论研究阶段。从长远来看,如何选取或者制定适合我国银行业实际情况的风险量化模型,对操作风险管理
全球金融一体化的影响使我国商业银行在面临国内银行激烈竞争的同时还要面对外资银行的”大肆入侵”,由于金融产品具有同质性的特点,因此银行之间竞争的本质是对人才的争夺,是彼
为了实现温度场声学测量的可视化研究,在气体介质环境中,针对二维方形边界温度场分别从理论推导、计算机仿真重建、实际测量三个方面进行研究。依据温度场声学测温的基本原理,选