本文關(guān)鍵詞：基于超材料的太赫茲濾波器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超材料是一種人工合成的、具有周期性元胞結(jié)構(gòu)的材料,通過合理的設(shè)計其單元結(jié)構(gòu)的尺寸或形狀,能夠?qū)崿F(xiàn)各種奇異的電磁現(xiàn)象。鑒于超材料的這一特點,它被廣泛應(yīng)用于隱身斗篷、負折射率、超透鏡等研究領(lǐng)域。由于基于超材料的太赫茲波器件在太赫茲成像、光譜以及生物傳感等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景,因此基于超材料的太赫茲功能器件如太赫茲濾波器、太赫茲傳感器、太赫茲吸波器、太赫茲調(diào)制器等引起了人們強烈的研究興趣。深入研究能夠滿足實際應(yīng)用需求的太赫茲功能器件,必將推動太赫茲技術(shù)的飛速發(fā)展。本文對基于超材料的太赫茲濾波器結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,并對其透射光譜的傳輸特性進行研究,主要的研究內(nèi)容包括：1.提出了兩種以非對稱雙開口環(huán)諧振器(ADSRR)為基本單元的新型高品質(zhì)因數(shù)太赫茲超材料結(jié)構(gòu)。通過對所提出的超材料結(jié)構(gòu)的透射光譜進行數(shù)值仿真,結(jié)果表明,一個具有高品質(zhì)因數(shù)Q的束縛模諧振和一個具有相對較高品質(zhì)因數(shù)Q的混合模式諧振被激發(fā)出來。通過諧振頻率處的表面電流分布,分析了束縛模諧振和混合模式諧振的產(chǎn)生機理。通過改變其單元結(jié)構(gòu)的開口位置和水平金屬微帶線間的垂直距離可以調(diào)節(jié)兩個諧振響應(yīng)的品質(zhì)因數(shù)和中心諧振頻率。通過對結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計,第一種超材料結(jié)構(gòu)得到的束縛模式最高品質(zhì)因數(shù)約為40,近似為對稱結(jié)構(gòu)中偶極子諧振品質(zhì)因數(shù)的13倍；混合模式諧振的品質(zhì)因數(shù)最高約為16,為對稱結(jié)構(gòu)中偶極子諧振品質(zhì)因數(shù)的5倍。而第二種超材料結(jié)構(gòu)得到的束縛模式最高品質(zhì)因數(shù)約為38,也近似為對稱結(jié)構(gòu)中偶極子諧振品質(zhì)因數(shù)的13倍；混合模式諧振的品質(zhì)因數(shù)最高約為18,為對稱結(jié)構(gòu)中偶極子諧振品質(zhì)因數(shù)的6倍。在此基礎(chǔ)上,引入諧振響應(yīng)的優(yōu)值FOM的概念,并對其進行了詳細的分析,實現(xiàn)了諧振的高品質(zhì)因數(shù)與諧振強度的有效折中。2.提出了一種以金屬-電介質(zhì)-金屬(MDM)為基本單元的具有超寬阻帶的太赫茲濾波器結(jié)構(gòu)。對所提出的超材料結(jié)構(gòu)的透射光譜進行仿真,數(shù)值結(jié)果表明,該MDM超材料結(jié)構(gòu)在太赫茲頻段激發(fā)出一個具有平坦底部的超寬阻帶諧振響應(yīng),其響應(yīng)的3-dB帶寬為0.56 THz,阻帶左側(cè)邊緣的帶邊過渡為170%／THz,阻帶右側(cè)邊緣的帶邊過渡為185%/THz,實現(xiàn)了阻帶濾波功能。此外,深入分析了MDM超材料結(jié)構(gòu)阻帶諧振響應(yīng)的產(chǎn)生機理,以及單元結(jié)構(gòu)尺寸的幾何參數(shù)變化、介電常數(shù)等對阻帶諧振特性的影響。
【關(guān)鍵詞】：超材料 太赫茲 品質(zhì)因數(shù) 諧振 帶阻濾波器
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN713
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-23
• 1.1 超材料簡介11-14
• 1.1.1 超材料定義11
• 1.1.2 超材料起源11-13
• 1.1.3 超材料國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2 太赫茲超材料功能器件14-21
• 1.2.1 太赫茲波簡介15-18
• 1.2.2 太赫茲超材料的研究現(xiàn)狀18
• 1.2.3 基于超材料的太赫茲濾波器研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3 論文主要工作21-23
• 2 超材料的模型理論基礎(chǔ)23-29
• 2.1 SRR等效電路模型23-25
• 2.2 超材料的電場響應(yīng)和磁場響應(yīng)25-27
• 2.3 品質(zhì)因數(shù)Q的理論基礎(chǔ)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 3 高品質(zhì)因數(shù)太赫茲超材料設(shè)計與優(yōu)化分析29-43
• 3.1 基于非對稱雙開口諧振環(huán)的高Q太赫茲濾波器設(shè)計30-35
• 3.1.1 超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計30-31
• 3.1.2 仿真結(jié)果與討論31-34
• 3.1.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化34-35
• 3.2 非對稱因子對諧振優(yōu)值的影響分析35-41
• 3.2.1 超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計35-36
• 3.2.2 仿真結(jié)果與對比分析36-39
• 3.2.3 諧振響應(yīng)的優(yōu)值FOM分析39-41
• 3.3 本章小結(jié)41-43
• 4 基于太赫茲超材料的超寬帶阻濾波器設(shè)計43-51
• 4.1 帶阻濾波器設(shè)計與仿真分析43-49
• 4.1.1 帶阻濾波器的超材料單元結(jié)構(gòu)44
• 4.1.2 數(shù)值仿真結(jié)果與分析44-49
• 4.2 本章小結(jié)49-51
• 5 結(jié)論51-53
• 5.1 論文工作總結(jié)51-52
• 5.2 未來工作展望52-53
• 參考文獻53-57
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果57-59
• 學位論文數(shù)據(jù)集59

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1 ;光學左手超材料捕獲彩虹取得突破[J];光機電信息;2009年11期

2 聞孺銘;李凌云;韓克武;孫曉瑋;;微波超材料隱形結(jié)構(gòu)及其新型快速實驗方案[J];物理學報;2010年07期

3 弓巧俠;劉曉e，

本文編號：290562