工作于太赫茲波段的器件多以硅為界面,由于硅與自由空間的阻抗不匹配,造成了 30%的反射,導(dǎo)致了不必要的法布里-珀羅干涉條紋,從而需在硅的界面加入一層性能良好的增透膜。傳統(tǒng)的四分之一增透膜大都以超薄金屬為材料,雖可以很好地實(shí)現(xiàn)低反射效果,卻存在著涂層過(guò)厚、損耗大和反射頻段固定等缺點(diǎn)。超材料具有奇異的電磁特性,可以很好地克服上述缺點(diǎn),故可將超材料應(yīng)用于太赫茲增透膜制作領(lǐng)域。關(guān)于太赫茲超材料增透膜的現(xiàn)今研究有限,且都集中于實(shí)現(xiàn)單波段的超低反射。然而,實(shí)際的應(yīng)用中往往會(huì)產(chǎn)生多波段同時(shí)低反射的需求�；诖�,本文提出了兩種不同結(jié)構(gòu)的雙波段太赫茲超材料增透膜:(1)提出了一種雙波段太赫茲超材料增透膜結(jié)構(gòu),該增透膜采用層疊結(jié)構(gòu),即由兩層金屬—聚合物構(gòu)成。通過(guò)數(shù)值計(jì)算兩層金屬表面之間的電場(chǎng)分布,分析了兩波段超低反射產(chǎn)生的機(jī)理。通過(guò)優(yōu)化聚合物層的厚度與金屬單元結(jié)構(gòu)的尺寸,實(shí)現(xiàn)了在0.47 THz和1.56 THz兩個(gè)波段的超低反射,反射率最低分別為0.28%和0.25%,反射率在10%以內(nèi)的帶寬分別可以達(dá)到0.26 THz和0.21 THz,容差特性為±4%。并通過(guò)與單個(gè)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比,分析了采用層疊結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。(2)提出了一種基于單層結(jié)構(gòu)的雙波段太赫茲超材料增透膜,該結(jié)構(gòu)僅由一層金屬-聚合物構(gòu)成,金屬圖案簡(jiǎn)單。通過(guò)數(shù)值計(jì)算金屬表面的電場(chǎng)分布,分析了雙波段產(chǎn)生的機(jī)理,且通過(guò)數(shù)值計(jì)算金屬表面的電流,得到了在第二個(gè)反射抑制谷處的等效電路,進(jìn)而計(jì)算出了諧振頻率�；诖酥C振頻率及增透膜的基礎(chǔ)理論,在綜合考慮反射率和帶寬條件下,通過(guò)優(yōu)化聚合物厚度和金屬尺寸,實(shí)現(xiàn)了在0.57 THz和2.37 THz兩個(gè)波段的超低反射,反射率最低分別為0.49%和0.096%,反射率在10%以內(nèi)的帶寬分別可以達(dá)到0.33THz和0.19THz,損耗低至20%,容差特性高達(dá)±6%,具有偏振不敏感性。該結(jié)構(gòu)的雙波段實(shí)現(xiàn)機(jī)理與層疊結(jié)構(gòu)不同,為多波段太赫茲超材料增透膜提供了更多的設(shè)計(jì)思路。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB34;TB383.2
【部分圖文】：

超材料的研宄源自于１９６８年，前蘇聯(lián)科學(xué)家Ｖｅｓｅｌａｇｏ認(rèn)為如果存在磁??導(dǎo)率與介電常數(shù)均為負(fù)的介質(zhì)，電磁波在其中傳播時(shí)會(huì)表現(xiàn)出許多奇異的特性。??如圖１－２所示，當(dāng)光入射此介質(zhì)時(shí)，入射光線與反射光線不再是分布在法線的兩??側(cè)，而是在同一側(cè)，即產(chǎn)生負(fù)折射現(xiàn)象，且電場(chǎng)方向￡、磁場(chǎng)方向好與傳播矢??量灸，將不再符合傳統(tǒng)的右手螺旋定則，而是符合左手定則。因此，該材料又被??稱為“左手材料”。由于該發(fā)現(xiàn)只存在于理論階段，且它違背了傳統(tǒng)的光學(xué)定律，??許多人都認(rèn)為它只是科學(xué)家臆想出來(lái)的，并未引起深刻重視。??Ｅｒ?（??圖１－２負(fù)折射現(xiàn)象??Ｆｉｇ．?１?－２?Ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ??２０世紀(jì)９０年代中后期，Ｊ．?Ｂ．?Ｐｅｎｄｒｙ通過(guò)兩次實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了?Ｖｅｓｅｌａｇｏ提出的??設(shè)想。１９％年，Ｐｅｎｄｒｙ利用周期排布的金屬陣列結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出了介電常數(shù)為負(fù)值??的情況［２４］。如圖ｌ－３（ａ）所示，該結(jié)構(gòu)的等效特征類似于一個(gè)等離子體，其介電常??４??

超材料的研宄源自于１９６８年，前蘇聯(lián)科學(xué)家Ｖｅｓｅｌａｇｏ認(rèn)為如果存在磁??導(dǎo)率與介電常數(shù)均為負(fù)的介質(zhì)，電磁波在其中傳播時(shí)會(huì)表現(xiàn)出許多奇異的特性。??如圖１－２所示，當(dāng)光入射此介質(zhì)時(shí)，入射光線與反射光線不再是分布在法線的兩??側(cè)，而是在同一側(cè)，即產(chǎn)生負(fù)折射現(xiàn)象，且電場(chǎng)方向￡、磁場(chǎng)方向好與傳播矢??量灸，將不再符合傳統(tǒng)的右手螺旋定則，而是符合左手定則。因此，該材料又被??稱為“左手材料”。由于該發(fā)現(xiàn)只存在于理論階段，且它違背了傳統(tǒng)的光學(xué)定律，??許多人都認(rèn)為它只是科學(xué)家臆想出來(lái)的，并未引起深刻重視。??Ｅｒ?（??圖１－２負(fù)折射現(xiàn)象??Ｆｉｇ．?１?－２?Ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ??２０世紀(jì)９０年代中后期，Ｊ．?Ｂ．?Ｐｅｎｄｒｙ通過(guò)兩次實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了?Ｖｅｓｅｌａｇｏ提出的??設(shè)想。１９％年，Ｐｅｎｄｒｙ利用周期排布的金屬陣列結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出了介電常數(shù)為負(fù)值??的情況［２４］。如圖ｌ－３（ａ）所示，該結(jié)構(gòu)的等效特征類似于一個(gè)等離子體，其介電常??４??

（ａ）?（）?（ｃ圖１４（ａ）雙頻諧振超材料結(jié)構(gòu)（ｂ）雙頻吸收器表面金屬圖案［４７］；?（ｃ）雙頻濾波器基本單元??［４８］??Ｆｉｇ．?］?－４?（ａ）?Ｄｏｕｂｌｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｒｅｓｏｎａｎｔ?ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａ］?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＾４６］；?（ｂ）?ｍｅｔａｌ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ－??ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ａｂｓｏｒｂｅｒ�。矗罚�；?（ｃ）?ｂａｓｉｃ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｆｉｌｔｅｒ［４８】??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 李向軍;楊曉杰;劉建軍;;基于反射式太赫茲時(shí)域譜的水太赫茲光學(xué)參數(shù)測(cè)量與誤差分析[J];光電子·激光;2015年01期

2 閔碧波;曾嫦娥;印欣;馬俊海;;太赫茲技術(shù)在軍事和航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J];太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào);2014年03期

3 譚智勇;陳鎮(zhèn);韓英軍;張戎;黎華;郭旭光;曹俊誠(chéng);;基于太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器的無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)[J];物理學(xué)報(bào);2012年09期

本文編號(hào)：2861609