本文選題：光頻紅外輻射 + 太赫茲波場(chǎng)　； 參考：《華中科技大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：迄今為止,探索將光學(xué)、射頻探測(cè)技術(shù)加以融合的方法已成為國(guó)際上高性能寬譜探測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)光學(xué)、射頻一體化探測(cè)的關(guān)鍵是找到這兩類(lèi)電磁波場(chǎng)同時(shí)滿(mǎn)足的物理架構(gòu),從而再現(xiàn)光頻段的小型與靈巧特征,以及射頻段的遠(yuǎn)距離與穿透探測(cè)能力。人工圖案結(jié)構(gòu)的超材料在太赫茲共振感應(yīng)方面,表現(xiàn)出了將具有光學(xué)、射頻二元電磁波譜屬性的電磁波場(chǎng),高效耦合到圖案化微納特征尺度光敏結(jié)構(gòu)上的高效感應(yīng)效能,以及通過(guò)特殊微納金屬結(jié)構(gòu)感知入射電磁波場(chǎng)這一物理屬性。本文首先采用超材料對(duì)太赫茲信號(hào)進(jìn)行感測(cè)研究,解決涉及基礎(chǔ)理論、基本方法和關(guān)鍵工藝等基礎(chǔ)問(wèn)題,進(jìn)而擴(kuò)展到光學(xué)、射頻電磁信號(hào)的一體化探測(cè)。論文主要內(nèi)容為:首先開(kāi)展了圖案化電極超材料的研究。針對(duì)超材料結(jié)構(gòu)中包含開(kāi)環(huán)共振單元形態(tài)、排列方式和線寬,開(kāi)孔的數(shù)目、尺寸和分布周期,金屬電極介電常數(shù)、厚度和電導(dǎo)率,砷化鎵襯底的電子濃度和介電常數(shù)等特征,以及入射電磁波場(chǎng)的邊界條件與偏振方向等屬性進(jìn)行建模。采用頻域有限元法仿真超材料的太赫茲透射行為,確定各型超材料對(duì)太赫茲波的感應(yīng)特性�；诜抡婺Ｐ秃蜕榛壔叽�,設(shè)計(jì)了肖特基型超材料器件的光刻版圖。為了解決砷化鎵基片薄、脆以及金屬圖案電極線寬較窄,轉(zhuǎn)角與連線密集而導(dǎo)致較難剝離等問(wèn)題,在器件制作過(guò)程中采用正、負(fù)膠聯(lián)合方式開(kāi)展工藝制作。采用金絲壓焊工藝將制作好的超材料器件及其電極焊接在開(kāi)孔電路版上,發(fā)展了基于復(fù)雜圖案結(jié)構(gòu)的肖特基型超材料的器件化工藝方法。然后在校驗(yàn)肖特基型超材料電子學(xué)性能基礎(chǔ)上,采用包含不同開(kāi)孔、形態(tài)等的多種微結(jié)構(gòu)電極圖案的超材料進(jìn)行太赫茲透射實(shí)驗(yàn),開(kāi)展了功能化超材料器件對(duì)單頻太赫茲激光的感測(cè)研究,分析了超材料器件對(duì)太赫茲波的感應(yīng)效率、全局透射峰、局部透射峰與電極形態(tài)特征、界面布局以及器件的電子學(xué)配置間的相互關(guān)系。圍繞基于超材料感應(yīng)寬頻太赫茲波進(jìn)行了深入研究。采用不同電極圖案的超材料對(duì)砷化銦晶體產(chǎn)生的寬頻太赫茲波進(jìn)行了測(cè)試,分析了透射信號(hào)頻譜特性,發(fā)展了基于偶極子共振特性的圖案化肖特基型超材料器件。采用不同電極圖案的超材料對(duì)砷化鎵光電導(dǎo)天線產(chǎn)生的寬頻太赫茲波進(jìn)行了測(cè)試,分析了透射信號(hào)幅度增強(qiáng)與驅(qū)控電壓的關(guān)系,發(fā)展了雙模共振(法布里珀羅共振、表面等離子體激元共振)型超材料器件對(duì)寬頻太赫茲波的感測(cè)與器件化方法。進(jìn)一步開(kāi)展了功能化超材料對(duì)光頻紅外信號(hào)的探測(cè)研究。采用近紅外激光和黑體光源,分析了不同電極圖案的超材料在不同曝光時(shí)間、不同距離等參數(shù)條件下的透射圖像特征,發(fā)現(xiàn)超材料器件的頂層電極區(qū)無(wú)金屬處出現(xiàn)了密集分布、強(qiáng)度較大、尺寸極小的亮點(diǎn)/斑分布,發(fā)展了超材料對(duì)光頻紅外信號(hào)的感測(cè)方法。另外,開(kāi)展了超材料對(duì)射頻毫米波信號(hào)的初步探測(cè)研究,獲取了不同電極圖案的超材料在不同曝光時(shí)間下的透射圖像。最后提出了基于功能化肖特基型超材料的紅外、太赫茲、射頻毫米波信號(hào)探測(cè)架構(gòu),發(fā)展了光學(xué)、射頻一體化探測(cè)的基礎(chǔ)理論、物理架構(gòu)與制作工藝,為研究工作的深入開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:In order to solve the problems of optical and radio - frequency integrated detection , this paper presents a method for the integration of optical and radio - frequency electromagnetic signals . It is found that there is a dense distribution in the non - metal part of the top electrode region of the metamaterial device , the intensity is large , the size is extremely small , the sensing method of the metamaterial on the optical frequency infrared signal is developed , and the transmission image of the metamaterial for the different electrode patterns under different exposure times is obtained .
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB34;O441.4

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本文編號(hào)：2106141