太赫茲波是近十幾年來被提出并迅速成為全世界研究熱點的一個電磁波段。隨著微納技術(shù)的不斷發(fā)展,與之相關(guān)的濾波器、偏振器及調(diào)制器等太赫茲功能器件層出不窮。而相比之下,對于控制太赫茲波的主控器件還很欠缺,并在不同程度上存在種類少、體積大、性能不佳、加工難度大等問題,更重要的是其價格非常昂貴。因此,開發(fā)緊湊、高性能、高設計自由度、高效率的各類太赫茲波主控器件是當前亟待解決的一大問題,這對推動太赫茲科學技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本文開展了基于石墨烯、離子凝膠和人工超表面的復合結(jié)構(gòu)太赫茲調(diào)幅器件的研究,具體如下:(1)基于石墨烯/離子凝膠/人工超表面復合結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)幅器件。設計并制備了基于石墨烯/離子凝膠/人工超表面復合結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)幅器件,并對其調(diào)制效果進行了模擬仿真和實驗驗證。該器件是在石英基底上依次構(gòu)建單層石墨烯、離子凝膠和金屬超表面而形成,其在3 V外加偏壓下實現(xiàn)了太赫茲諧振頻率0.51 THz處64%的調(diào)制深度。研究表明,基于石墨烯/離子凝膠/人工超表面復合結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)幅器件可在較小的電壓下實現(xiàn)對于太赫茲波的大幅度調(diào)制,這種調(diào)制效果是金屬結(jié)構(gòu)、石墨烯以及離子凝膠三者相互作用的結(jié)果。(2)基于雙層石墨烯的對稱結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)幅器件。在上面單層石墨烯調(diào)制器件的基礎上,設計并制作了一個由兩個單層石墨烯所構(gòu)成的基于雙層石墨烯對稱結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)幅器件。通過實驗發(fā)現(xiàn),該器件在3 V外加偏壓下實現(xiàn)了對太赫茲諧振頻率0.51 THz處73%的調(diào)制深度。研究結(jié)果表明,上下兩層石墨烯的電導率同時隨著外加偏壓的增大而增大,并對金屬結(jié)構(gòu)的諧振均有著短接的作用,因此該結(jié)構(gòu)能夠進一步增大對太赫茲波的調(diào)制。(3)基于石墨烯/離子凝膠/人工超表面復合結(jié)構(gòu)的異常折射太赫茲調(diào)幅器件。將具有線性相位梯度的超表面和石墨烯以及離子凝膠相結(jié)合,制作了太赫茲波異常折射的調(diào)幅器件。通過基于光纖的太赫茲時域光譜系統(tǒng)測試,表明該器件在3 V外加偏壓下實現(xiàn)了交叉圓偏太赫茲波頻率為0.58 THz處18.4°的偏折和48%的調(diào)制深度。
【學位單位】：桂林電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O441.4;TN761.1
【部分圖文】：

第一章 引言第一章 引言§1.1 太赫茲波概述太赫茲波[Terahertz(THz)，1THz=1012Hz]是指頻率范圍在 0.1THz 到 10THz 之間的電磁波，對應的波長范圍為 0.03mm~3mm。20 世紀 80 年代中期之前，位于太赫茲波段兩側(cè)的紅外和微波技術(shù)早已在眾多領域得到廣泛應用，而由于缺乏高性能的太赫茲發(fā)射源和探測器，人們對太赫茲波段的認識非常有限，所以此頻段曾一度被稱為太赫茲空隙（THzGap），如圖 1-1 展示了太赫茲波在電磁波譜中的位置。之后隨著各類太赫茲發(fā)射源和探測器的發(fā)展，太赫茲波逐漸走入人們的視野，并迅速成為全世界研究的一個熱點。

量子干涉效應，對吸收相干相消，對透射相干相長[25]。EIT 效應信息技術(shù)等諸多領域有著廣泛的應用，尤其是使通過介質(zhì)的電磁的特性，使其在光存儲領域的應用成為可能。通過模擬原子系統(tǒng)以在許多經(jīng)典系統(tǒng)中觀察到類似的 EIT 效應。特別是超材料有為是實現(xiàn)慢光器件很前途的候選者。Xiaojun Liu 等人研究了基，該結(jié)構(gòu)以一對開口環(huán)為暗模，金屬線條為明模，實現(xiàn)了透射太赫且通過沿金屬線條移動開口環(huán)的位置還可以實現(xiàn) EIT 效應的被茲濾波器：在太赫茲實際的應用中，考慮到環(huán)境噪聲和應用的需信號和噪聲來提高系統(tǒng)的性能，因而太赫茲濾波器在實際應用中現(xiàn)濾波器的方法有很多種，包括基于光子晶體的太赫茲濾波器、子體等周期結(jié)構(gòu)的太赫茲濾波器、基于量子阱結(jié)構(gòu)的太赫茲濾波赫茲濾波器。目前由于超材料結(jié)構(gòu)設計的靈活性，基于超材料的潮。QuanLi 等人提出了基于亞波長 U 形結(jié)構(gòu)的太赫茲被動式可構(gòu)以及實驗和模擬結(jié)果如圖 1-2 所示。通過改變兩個 U 形結(jié)構(gòu)現(xiàn)了帶寬為 0.3 THz 的線性被動調(diào)制[27]。

控制器：太赫茲偏振控制器是太赫茲應用系統(tǒng)中不振控制器例如金屬柵偏振器、石英波片存在著體積缺點。近年來，隨著超材料技術(shù)的飛速發(fā)展，使太為低損耗、高設計靈活性的器件。2015 年楊磊等人-金屬柵”結(jié)構(gòu)的透射式超表面偏振控制器，對于正 0.39~1.11 THz 頻段內(nèi)實現(xiàn)了 90°的旋轉(zhuǎn)、99 %轉(zhuǎn)入射的情況，偏振轉(zhuǎn)換性能在 0~60°范圍內(nèi)基本保。同時，通過調(diào)控抽運光強度的方式，該器件能夠度調(diào)制，且調(diào)制深度均達到 90 %[29]。器：太赫茲調(diào)制器件是太赫茲通信和太赫茲成像領料相結(jié)合，通過影響超材料的諧振即可實現(xiàn)對太赫可將太赫茲調(diào)制器件分為電控器件、光控器件和溫n 等人通過將開口環(huán)制作在以高阻砷化鎵為基底的電 n 型砷化鎵上，制作太赫茲調(diào)制器件，其結(jié)構(gòu)和實結(jié)構(gòu)在 16 V 外加偏壓作用下實現(xiàn)了 0.72 THz 處
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本文編號：2848495