【摘要】：太赫茲技術(shù)因其在很多前沿領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用前景而備受矚目。雖然現(xiàn)在太赫茲波源的產(chǎn)生與探測技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展,但由于缺乏太赫茲器件的支持,太赫茲技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的進(jìn)展緩慢。近年來,超材料的出現(xiàn)解決了自然界中缺乏對太赫茲波響應(yīng)的材料問題,而且隨著微結(jié)構(gòu)制備工藝的快速發(fā)展,制備基于超材料的太赫茲器件也已經(jīng)成為了可能。所以,基于超材料的太赫茲器件的研究極具現(xiàn)實(shí)意義與學(xué)術(shù)價值。本文分別基于金屬和黑磷的超材料設(shè)計(jì)極化器、吸波器等太赫茲器件,通過仿真結(jié)果分析所設(shè)計(jì)器件的電磁特性,并結(jié)合電流分析、干涉相消等理論揭示各器件的物理機(jī)理。主要內(nèi)容如下:(1)基于金屬的超材料結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了兩款高效的反射型超寬帶太赫茲線-圓極化轉(zhuǎn)換器。第一款是基于雙開口諧振方環(huán)結(jié)構(gòu)的極化器,其在0.60-1.41THz頻段范圍內(nèi)將線極化波轉(zhuǎn)換為圓極化波,相對帶寬達(dá)到80.6%,極化轉(zhuǎn)換效率高于88%。此外,該極化器在寬入射角范圍內(nèi)仍能保持良好的極化轉(zhuǎn)換性能。根據(jù)入射波兩個正交分量的反射情況,分析了該極化器的線-圓極化轉(zhuǎn)換特性。結(jié)合金屬超材料表面與地板上的電流分布,闡明了該極化器極化轉(zhuǎn)換的物理機(jī)理。類似地,另一款是基于雙開口#型結(jié)構(gòu)的極化器,其在0.70-1.66THz頻段范圍內(nèi)將線極化波轉(zhuǎn)換為圓極化波,相對帶寬達(dá)到81%。(2)基于二維黑磷的超材料多層結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一款超寬帶線-圓極化轉(zhuǎn)換器。該極化器在12.82-23.28THz頻段范圍內(nèi)將線極化波轉(zhuǎn)換為圓極化波,相對帶寬達(dá)到58%。主要研究了入射波的極化方向、黑磷材料褶皺脊的排列方向、不同的弛豫率以及黑磷層的層數(shù)對該極化器極化轉(zhuǎn)換性能的影響,并根據(jù)入射波兩個正交分量的反射情況,研究了該極化器的線-圓極化轉(zhuǎn)換特性。(3)基于二維黑磷的三明治超材料結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一款工作于太赫茲波段的吸波器。該吸波器結(jié)構(gòu)包含介質(zhì)-黑磷納米帶-介質(zhì)的類三明治結(jié)構(gòu)和金全反射鏡,金全反射鏡阻止了電磁波的透射,并和類三明治結(jié)構(gòu)形成了法布里-珀羅諧振,加強(qiáng)了吸波器與電磁波的相互作用。仿真結(jié)果表明,該吸波器的吸收率與類三明治結(jié)構(gòu)中的黑磷層數(shù)有關(guān)。此外,還研究了類三明治結(jié)構(gòu)中黑磷超材料的電磁響應(yīng),并利用干涉理論分析了該吸波器的吸波機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：桂林電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34;O441
【圖文】：

太赫茲器件電磁特性研究種極化器的極化轉(zhuǎn)換效率和單元結(jié)構(gòu)的諧振具有很大關(guān)系，需以減少反射，從而提高極化轉(zhuǎn)換效率，但相較于反射型極化器茲波段更容易進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。，南開大學(xué)的 Wenwei Liu 等人提出了如圖 1.1 所示的一種基帶太赫茲線極化器[2]。不同于其他極化器，該極化器的極化轉(zhuǎn)增強(qiáng)和抑制。如圖 1.2 所示，通過調(diào)控超表面的局部表面等離mon，LSP)諧振使得水平方向上的主要電場分布區(qū)域(1)、(2電場分量 Ex，正交方向上的主要電場分布區(qū)域(3)的相位變化y，最終實(shí)現(xiàn)線極化波到交叉極化波的轉(zhuǎn)換。此外，該極化器與其結(jié)構(gòu)的部分對稱有關(guān)。

赫茲線極化器[2]。不同于其他極化器，該極化器的極和抑制。如圖 1.2 所示，通過調(diào)控超表面的局部表面，LSP)諧振使得水平方向上的主要電場分布區(qū)域(1)、分量 Ex，正交方向上的主要電場分布區(qū)域(3)的相位最終實(shí)現(xiàn)線極化波到交叉極化波的轉(zhuǎn)換。此外，該極結(jié)構(gòu)的部分對稱有關(guān)。圖 1.1 (a)透射型線極化器的結(jié)構(gòu)模型，(b)具體的單元結(jié)構(gòu)

第一章 緒論驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果一致，如圖 1.4 所示。此外，在60 寬保持良好的極化轉(zhuǎn)換性能。利用表面電流分布和干涉理論理，而且基于干涉理論的計(jì)算結(jié)果與 CST 的仿真結(jié)果吻合的幾何尺寸，該極化器在中紅外頻段仍能實(shí)現(xiàn)超寬帶的

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2750931