【摘要】：超材料（Metamaterial）是一種由周期性亞波長金屬諧振的單元陣列組成的人工復(fù)合型電磁材料，通過合理的設(shè)計單元結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)特殊的電磁特性，主要包括隱身、完美吸和負(fù)折射等特性。目前，隨著太赫茲技術(shù)的快速發(fā)展，太赫茲超材料器件已成為當(dāng)前科研的研究熱點(diǎn)，在濾波器、吸收器、偏振器、太赫茲成像、光譜和生物傳感器等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文提出了基于MEMS技術(shù)太赫茲超材料器件的研究，包括可實(shí)現(xiàn)帶通與低通濾波的對稱雙開口環(huán)（DS-SRR）濾波器、生物傳感器以及可重構(gòu)電磁誘導(dǎo)透明超材料器件。本文主要研究工作如下： （1）設(shè)計和制備一種對稱雙開口環(huán)諧振器周期陣列（DS-SRR）太赫茲超材料濾波器。利用CST Microwave Studio對濾波器電磁性能進(jìn)行模擬分析；為了提高超材料器件的透射率，，采用MEMS技術(shù)在高阻硅和柔性PET薄膜基底上制備濾波器實(shí)驗(yàn)樣品，并進(jìn)行相應(yīng)的電磁性能測試，結(jié)果證明實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和模擬仿真相一致。 （2）制備單開口環(huán)結(jié)構(gòu)、不對稱雙開口環(huán)結(jié)構(gòu)和交錯結(jié)構(gòu)三種超材料器件微流控芯片。實(shí)驗(yàn)主要包括CST模擬分析、MEMS工藝制備、PDMS封裝模具制備、芯片鍵合及生物修飾等過程。修飾芯片的樣品為GGT-2抗體（100μg/ml），且修飾前后THz-TDS透射測試結(jié)果表明，在0.4-1.2THz頻段內(nèi)，不對稱雙開口環(huán)結(jié)構(gòu)共振峰最大頻移為19GHz，靈敏度最優(yōu)秀。 （3）利用CST軟件對電磁誘導(dǎo)透明超材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真。當(dāng)Δx為17μm時，電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)最強(qiáng)，且透明窗口共振峰位置為1.449THz，幅度為75.7%。通過分析該結(jié)構(gòu)的共振峰產(chǎn)生機(jī)理、太赫茲透射光譜、表面電流分布以及相位和延遲特性，從理論數(shù)據(jù)上驗(yàn)證該EIT效應(yīng)的動態(tài)調(diào)諧特性。
[Abstract]:Metamaterial (Metamaterial) is a kind of artificial composite electromagnetic material composed of periodic subwavelength metal resonance element array. Special electromagnetic properties can be realized by reasonable design of unit structure, including stealth. Perfect absorption and negative refraction. At present, with the rapid development of terahertz technology, terahertz supermaterial devices have become the focus of current scientific research, and have broad application prospects in the fields of filter, absorber, polarizer, terahertz imaging, spectrum and biosensor. This paper presents the research of terahertz metamaterial devices based on MEMS technology, including symmetrical double open loop (DS-SRR) filters with bandpass and low pass filters, biosensors and reconfigurable electromagnetically induced transparent metamaterials. The main work of this paper is as follows: (1) A symmetric double-open ring resonator periodic array (DS-SRR) terahertz supermaterial filter is designed and fabricated. The electromagnetic performance of the filter is simulated and analyzed by CST Microwave Studio. In order to improve the transmissivity of metamaterial devices, the filter samples were prepared on high resistance silicon and flexible PET thin film substrates by MEMS technique, and the corresponding electromagnetic properties were tested. The results show that the experimental results are consistent with the simulation results. (2) three kinds of microfluidic chips with single opening ring structure, asymmetric double open ring structure and staggered structure are fabricated. The experiments mainly include CST simulation analysis, MEMS process preparation, PDMS packaging die preparation, chip bonding and biological modification. The sample of the modified chip is GGT-2 antibody (100 渭 g/ml), and the THz-TDS transmission test before and after modification shows that the maximum frequency shift of the resonance peak of asymmetric double open ring structure is 19GHz in the 0.4-1.2THz band, and the sensitivity is the best. (3) CST software is used to simulate the structure of electromagnetic induced transparent supermaterial. When 螖 x is 17 渭 m, the electromagnetically induced transparency effect is the strongest, and the resonant peak position of transparent window is 1.449THz, the amplitude is 75.7. By analyzing the mechanism of resonance peak generation, terahertz transmission spectrum, surface current distribution, phase and delay characteristics, the dynamic tuning characteristics of the EIT effect are verified from theoretical data.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN713;TP212.3

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2307248