本文關鍵詞：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、具有周期性元胞結構的材料,通過合理的設計其單元結構的尺寸或形狀,能夠實現(xiàn)各種奇異的電磁現(xiàn)象。鑒于超材料的這一特點,它被廣泛應用于隱身斗篷、負折射率、超透鏡等研究領域。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域具有巨大的應用前景,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用需求的太赫茲功能器件,必將推動太赫茲技術的飛速發(fā)展。本文對基于超材料的太赫茲濾波器結構進行設計,并對其透射光譜的傳輸特性進行研究,主要的研究內容包括：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因數太赫茲超材料結構。通過對所提出的超材料結構的透射光譜進行數值仿真,結果表明,一個具有高品質因數Q的束縛模諧振和一個具有相對較高品質因數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生機理。通過改變其單元結構的開口位置和水平金屬微帶線間的垂直距離可以調節(jié)兩個諧振響應的品質因數和中心諧振頻率。通過對結構參數的優(yōu)化設計,第一種超材料結構得到的束縛模式最高品質因數約為40,近似為對稱結構中偶極子諧振品質因數的13倍；混合模式諧振的品質因數最高約為16,為對稱結構中偶極子諧振品質因數的5倍。而第二種超材料結構得到的束縛模式最高品質因數約為38,也近似為對稱結構中偶極子諧振品質因數的13倍；混合模式諧振的品質因數最高約為18,為對稱結構中偶極子諧振品質因數的6倍。在此基礎上,引入諧振響應的優(yōu)值FOM的概念,并對其進行了詳細的分析,實現(xiàn)了諧振的高品質因數與諧振強度的有效折中。2.提出了一種以金屬-電介質-金屬(MDM)為基本單元的具有超寬阻帶的太赫茲濾波器結構。對所提出的超材料結構的透射光譜進行仿真,數值結果表明,該MDM超材料結構在太赫茲頻段激發(fā)出一個具有平坦底部的超寬阻帶諧振響應,其響應的3-dB帶寬為0.56 THz,阻帶左側邊緣的帶邊過渡為170%／THz,阻帶右側邊緣的帶邊過渡為185%/THz,實現(xiàn)了阻帶濾波功能。此外,深入分析了MDM超材料結構阻帶諧振響應的產生機理,以及單元結構尺寸的幾何參數變化、介電常數等對阻帶諧振特性的影響。
【關鍵詞】：超材料 太赫茲 品質因數 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23-29
• 2.1 SRR等效電路模型23-25
• 2.2 超材料的電場響應和磁場響應25-27
• 2.3 品質因數Q的理論基礎27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 3 高品質因數太赫茲超材料設計與優(yōu)化分析29-43
• 3.1 基于非對稱雙開口諧振環(huán)的高Q太赫茲濾波器設計30-35
• 3.1.1 超材料結構設計30-31
• 3.1.2 仿真結果與討論31-34
• 3.1.3 結構參數優(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 超材料結構設計35-36
• 3.2.2 仿真結果與對比分析36-39
• 3.2.3 諧振響應的優(yōu)值FOM分析39-41
• 3.3 本章小結41-43
• 4 基于太赫茲超材料的超寬帶阻濾波器設計43-51
• 4.1 帶阻濾波器設計與仿真分析43-49
• 4.1.1 帶阻濾波器的超材料單元結構44
• 4.1.2 數值仿真結果與分析44-49
• 4.2 本章小結49-51
• 5 結論51-53
• 5.1 論文工作總結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
• 學位論文數據集59

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本文編號：290562