【摘要】：超材料是一類由亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期性排列構(gòu)成的人工復(fù)合的材料,因其展現(xiàn)出了許多自然材料所沒有的獨(dú)特性質(zhì)所以極具研究?jī)r(jià)值。超材料的發(fā)展與太赫茲技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān),隨著近些年太赫茲源與探測(cè)器的不斷進(jìn)步,太赫茲技術(shù)得到了空前發(fā)展。太赫茲技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展也刺激了對(duì)基礎(chǔ)器件的需求,太赫茲濾波器作為一種實(shí)用性的功能器件也不例外。濾波器可以濾除應(yīng)用環(huán)境里不需要的噪聲或雜波,這對(duì)于提高系統(tǒng)的性能非常重要。本文研究的基于導(dǎo)模共振的太赫茲濾波器,它利用了導(dǎo)模共振獨(dú)特的窄帶寬、對(duì)稱峰型以及高透過率等特點(diǎn),考慮到不同的應(yīng)用需求,該類濾波器可以設(shè)計(jì)可調(diào)諧、多頻帶等不同功能的器件。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究了一種基于一維金屬光柵的導(dǎo)模共振帶通濾波器。從原理上對(duì)該濾波器進(jìn)行了分析,包括結(jié)構(gòu)參數(shù)與可調(diào)諧性的關(guān)系。為了提高通帶中心的諧振峰幅值與旁瓣抑制比,我們進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一種雙面一維光柵結(jié)構(gòu)的濾波器。經(jīng)過分析對(duì)比,雙面結(jié)構(gòu)的濾波器在保持單面光柵的通帶幅值下,其旁瓣抑制比可提高50%~100%。(2)分析了二維金屬超材料光柵平面波導(dǎo)濾波器。它可以同時(shí)激發(fā)x與y兩個(gè)超材料光柵方向上的平板波導(dǎo)基模。進(jìn)一步,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新穎的基于雙面不對(duì)稱超材料光柵的多頻帶導(dǎo)模共振濾波器。這種濾波器通過打破上下層結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性得到,進(jìn)而引發(fā)兩個(gè)基模的分裂,在1.4~2.0THz的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)四波長(zhǎng)濾波的目的。另外,該濾波器還可以通過改變兩層光柵之間相對(duì)位置得到三波長(zhǎng)及雙波長(zhǎng)濾波器。(3)設(shè)計(jì)了一種十字結(jié)構(gòu)超材料的導(dǎo)模共振濾波器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作。通過激光曝光與濕法腐蝕相結(jié)合的方法制作了超材料波導(dǎo)器件,通過太赫茲光譜儀測(cè)得的結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,兩者吻合度較好。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN713
【圖文】：

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文1 緒論1.1 研究背景及意義太赫茲波是對(duì)一個(gè)特定波段的電磁波的統(tǒng)稱。它在電磁波譜中位于微波和紅外輻射之間[1]，一般稱謂的太赫茲波段其頻率范圍在 0.1~10 THz 之間。盡管人們對(duì)遠(yuǎn)紅外和毫米波的研究已經(jīng)有多年歷史，但是對(duì)太赫茲波段廣泛的研究還是在 20 世紀(jì) 80 年代中期以超快光電子學(xué)為基礎(chǔ)的脈沖太赫茲技術(shù)誕生以后[2]。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，太赫茲技術(shù)不但在基礎(chǔ)科研中愈發(fā)受到重視，關(guān)于它的應(yīng)用研究也如火如荼，比如太赫茲波成像、無損探傷、安全檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)等[3-4]。

實(shí)用性強(qiáng)的光學(xué)器件得到了廣泛器有基于光子晶體結(jié)構(gòu)，基于光柵和子阱結(jié)構(gòu)等幾個(gè)分類[6]。本文主要研通過用金屬光柵或具有光柵效應(yīng)的超高器件的高通透性、低旁瓣，或多帶展與應(yīng)用早在 20 世紀(jì)后期就已經(jīng)出現(xiàn)，并引起了廣折射率這種自然界不存在的超自然現(xiàn)象，材料，這種材料由一類亞波長(zhǎng)的周期性結(jié)系列具有特定功能的光學(xué)器件提供了可能理規(guī)律，而且設(shè)計(jì)方便易于加工。近年來防技術(shù)、民用等方面得到了前所未有的發(fā)大的發(fā)展?jié)摿Α?

圖 1. 3 實(shí)現(xiàn)負(fù)折射率的超材料結(jié)構(gòu)圖[11,15]到目前為止，研究人員利用超材料設(shè)計(jì)出了吸波器[35-40]，偏振片[41,42]以小天線等各種不同功能的器件。隨著研究得深入，這些器件的發(fā)展也拓展各個(gè)波段。相應(yīng)的，超材料器件的加工制備方法也不斷得到探索和改進(jìn)。年，另一個(gè)新的名詞超表面廣泛出現(xiàn)在各類期刊論文中，實(shí)際上超表面特維的超材料結(jié)構(gòu)。在新的研究體系里，超表面自成一類，這類結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)相位的調(diào)控。

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