太赫茲（THZ）波指的是0.1-10 THz間的電磁波,占據(jù)著電磁波譜中的一個特殊位置,不僅具有宏觀電子學和微觀光子學相關的一些特點,又同時表現(xiàn)出了如光子能量低、光譜多功能、選擇高透射性等獨特性質,在近年來飛速發(fā)展。超材料被稱為“人工原子”、“奇異介質”,同樣在近年來發(fā)展迅速,使得基于超材料的太赫茲功能器件層出不窮。本文基于經典超材料結構雙開口諧振環(huán)和金屬條偶極子組合設計了一款超材料結構,通過CST Microwave Studio仿真確定圖形結構及結構參數(shù),設計實現(xiàn)了兩種太赫茲功能器件:太赫茲被動可調帶阻濾波器和太赫茲主動式調制器。利用微細加工工藝制備了上述兩種功能器件,并通過太赫茲時域光譜系統(tǒng)（THz-TDS）、光泵浦太赫茲探測系統(tǒng)（OPTP）及動態(tài)調制系統(tǒng)表征了上述兩種器件功能。太赫茲被動可調帶阻濾波器通過改變雙開口諧振環(huán)大小及串聯(lián)金屬線與諧振環(huán)的間距,實現(xiàn)帶寬為0.3 THz的太赫茲帶阻濾波器。使用LC等效電路等效超材料結構單元,解釋了濾波器濾波頻段隨結構參數(shù)的變化。經THz-TDS和動態(tài)調制系統(tǒng)測試表征,太赫茲主動式調制器在外加激光與電壓激勵時,對太赫茲波有明顯調制作用,調制... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

THz波在電磁頻譜的位置

電子科技大學碩士學位論文2這些物質而檢測到其內部包裹的物質，現(xiàn)廣泛應用與安檢設備中。(4)很多極性材料特別是水對于太赫茲波吸收較強，所以太赫茲波無法穿過動物的皮膚，使得太赫茲波可以應用于活體檢測�；谝陨咸攸c，太赫茲相關研究經過多年的多方研究，已經儼然成為了一門研究全面，成果卓然的前沿學科。時至今日，隨著太赫茲相關功能器件與太赫茲源的研究不斷豐富，太赫茲相關研究已經涉及光譜分析、雷達通信、成像等方面，促使太赫茲波在安檢、物質分析檢測、通信等領域廣泛應用[4-7]。1.2超材料簡介超材料(Metamaterial)是一種人造材料，也被稱作奇異介質。顧名思義這種材料具有自然界其他材料所沒有的奇異屬性，比如該種材料的折射率、介電常數(shù)等可以通過人們對超材料的微結構形貌改變而隨意調控甚至為負[8]，奇異的電磁特性，使得超材料具有巨大的研究潛力，經過近年來的發(fā)展，超材料現(xiàn)如今在國防安全、信息通信、新能源技術都扮演著重要角色，超材料也為填補“THzGap”做出了巨大貢獻。如圖1-2所示，形象地描述了超材料的概念，自然介質都由原子組成，人工超材料則可以稱之為是“人工原子”，組成人造介質，實現(xiàn)自然介質所達不到的性質，延伸人類材料科學的研究范圍，可以說超材料相關研究設計出的“人工原子”，將材料研究帶入了一個新的時代[9]。圖1-2“人工原子”超材料[9]

第一章緒論31.2.1超材料概述早在1968年，前蘇聯(lián)科學家V.G.Veselago首次發(fā)現(xiàn)了這種材料的特殊，第一個敲響了超材料領域的大門，從理論上預言材料的磁導率與介電常數(shù)都為負的情況，并基于理論設計了一種負折射率的材料，提出了“左手材料”的概念[10]，這便是超材料概念的起源。直到上世紀九十年代，隨著材料科學及微細加工技術的發(fā)展，超材料的研究從理論預言階段慢慢步入了實驗驗證階段，許多微波段的超材料研究出現(xiàn)在了人們的視野中，1996年，英國的J.B.Pendry教授通過薄膜金屬導線組合構成的陣列實現(xiàn)了微波頻段的負介電常數(shù)[11]。三年之后，在1999年，同樣是Pendry組，通過設計一種開環(huán)諧振器的周期結構，首次用SSR（spiltringresonantor）在微波頻段實現(xiàn)了左手材料特性[12]，超材料的理論的大門緩緩被打開，使超材料相關研究成為學術界的熱點。僅僅一年之隔，就在2000年，美國的D.R.Smith組制作了出了第一款左手材料[13]，如圖1-3所示，通過雙開口諧振環(huán)結構，在4.84GHz處產生諧振，實現(xiàn)了在4.84GHz處的電磁波吸收，這種雙開口諧振環(huán)(DoubleSplitRingResonator,DSRR)是超材料領域非常經典的諧振環(huán)結構，后來由這種雙開口諧振環(huán)結構衍生了無數(shù)優(yōu)秀的超材料研究，可以說這個研究使Veselago的預言終于成為現(xiàn)實，也真正打開了超材料研究的大門。圖1-3第一款左手材料[13]隨著超材料在電磁頻譜中的微波段及多個波段都展現(xiàn)出了豐富的研究價值，且太赫茲科學近年來的快速發(fā)展，尤其是太赫茲源的發(fā)展，使太赫茲波段的相關研究展開更為方便，太赫茲超材料領域的研究開始廣泛開展，超材料在其他波段

【參考文獻】：
期刊論文
[1]太赫茲時域光譜與頻域光譜研究綜述[J]. 曹燦,張朝暉,趙小燕,張寒,張?zhí)靾?于洋.  光譜學與光譜分析. 2018(09)
[2]縮比模型的寬頻時域太赫茲雷達散射截面（RCS）研究[J]. 梁達川,魏明貴,谷建強,尹治平,歐陽春梅,田震,何明霞,韓家廣,張偉力.  物理學報. 2014(21)
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碩士論文
[1]基于壓電/磁致伸縮層狀復合薄膜的磁電聲表面波諧振器的研究[D]. 楊雪梅.電子科技大學 2017
[2]電磁仿真軟件CST和HFSS模型接口軟件的設計[D]. 劉兵.西安電子科技大學 2013
[3]太赫茲波段金屬亞波長簡單結構的透射特性研究[D]. 崔偉麗.首都師范大學 2006



本文編號：3361924