【摘要】：太赫茲波通常被定義為0.1-10THz范圍內(nèi)的電磁波,在科學應用方面具有巨大潛在應用價值但缺少有效地開發(fā)。太赫茲技術(shù)發(fā)展的過程中,功能器件的集成化和智能化是必然趨勢,實現(xiàn)太赫茲波的主動控制是至關(guān)重要的一步。目前,實現(xiàn)太赫茲主動控制的方法大部分都利用材料本身的非線性特性,很大程度上限制了太赫茲波傳輸?shù)膭討B(tài)調(diào)制范圍。本文基于雙層材料之間熱膨脹系數(shù)的差異,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的三維變形,設計出一種動態(tài)可調(diào)太赫茲濾波器,具體研究內(nèi)容如下:(1)將傳統(tǒng)開口諧振環(huán)(SRR,Split-ring resonator)與可動懸臂相結(jié)合,設計出雙層(Al和Si O2)可動懸臂陣列。利用雙層材料之間熱膨脹系數(shù)的差異,通過改變溫差實現(xiàn)懸臂的彎曲,設計出調(diào)制范圍達到0.32THz動態(tài)可調(diào)濾波器。并采用電磁理論深入分析了引起諧振偏移的物理機制。(2)本文同時采用了新型形狀記憶材料(Shape Memory Material,SME)Ni Ti合金進行雙層SRR可動懸臂陣列的設計仿真,理論上驗證了形狀記憶合金Ni Ti在超材料結(jié)構(gòu)設計方面的可行性。形狀記憶效應指將材料在特定條件下進行變形,通過施加適當?shù)耐饨鐥l件,材料可以恢復到變形前形狀的現(xiàn)象。和普通金屬相比,形狀記憶合金具有形變量大,可恢復性和實用性強等優(yōu)點。(3)為了驗證形狀記憶合金Ni Ti的形狀記憶效應,文章采用傳統(tǒng)光刻技術(shù)實現(xiàn)了SRR可動懸臂陣列樣品的加工,并采用干涉儀對Ni Ti的形狀記憶效應進行了表征,實驗上驗證了Ni Ti的可恢復效果。(4)采用太赫茲時域光譜系統(tǒng)(THz-TDS)對SRR可動懸臂陣列樣品進行了光譜測量,詳細分析了不同溫度下太赫茲透射譜的變化情況。對于實驗和仿真存在的差異,文中給出了詳細的原因分析,并提出了進一步的優(yōu)化方案。
[Abstract]:Terahertz wave is usually defined as electromagnetic wave in the range of 0.1-10THz. It has great potential application value but lack of effective development in the application of science. In the process of the development of terahertz technology, the integration and intelligence of functional devices is the inevitable trend. It is a crucial step to realize the main dynamic control of the terahertz wave. Most of the methods of Hertz active control make use of the nonlinear characteristics of the material itself, which greatly limits the dynamic modulation range of the terahertz wave transmission. Based on the difference of the thermal expansion coefficient between the double layers, the three-dimensional deformation of the structure is realized. A dynamic tunable terahertz filter is designed. The specific contents are as follows: (1) By combining the traditional SRR (Split-ring resonator) with the movable cantilever, a double layer (Al and Si O2) movable cantilever array is designed. Using the difference of thermal expansion coefficient between the double layers, the bending of the cantilever is realized by changing the temperature difference. The modulation range is designed to achieve the 0.32THz dynamic tunable filter. The electromagnetic theory is used for deep analysis. The physical mechanism that causes the resonance migration. (2) the design and Simulation of a double layer SRR movable cantilever array with a new shape memory material (Shape Memory Material, SME) Ni Ti alloy is used at the same time. In theory, the feasibility of the shape memory alloy Ni Ti in the structure design of supermaterial is verified. The shape memory effect refers to the material in a particular strip. The material can be restored to the shape before deformation by applying appropriate external conditions. Compared with ordinary metal, shape memory alloy has the advantages of large shape variable, recoverability and practicability. (3) in order to verify shape memory effect of shape memory alloy Ni Ti, the article uses traditional photolithography to realize SRR The machined cantilever array samples were processed and the shape memory effect of Ni Ti was characterized by interferometer. The recoverable effect of Ni Ti was verified experimentally. (4) the terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) was used to measure the SRR movable cantilever array samples, and the changes of the terahertz transmission spectrum at different temperatures were detailed and analyzed. For the differences between experiment and simulation, the detailed cause analysis is given, and further optimization plan is put forward.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN713;O441.4

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