太赫茲(Terahertz)是頻率范圍在0.1THz-10THz的電磁波,具有瞬時(shí)性、高透射性和寬帶性等優(yōu)點(diǎn)。近年來,在通信、成像和生物醫(yī)學(xué)方面具有重大的應(yīng)用前景。超材料這種具有特殊電磁特性的人工材料為太赫茲器件的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展開辟了新方向,本論文圍繞超材料濾波器的諧振機(jī)理和濾波特性開展研究工作,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合石墨烯可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)諧功能,主要研究工作如下:1、提出了一種U型金屬-石墨烯超材料阻帶濾波器,該濾波器在32.4THz-34.8THz頻段內(nèi)的阻帶帶寬為2.4THz,調(diào)制深度25.23dB。擴(kuò)大該濾波器的結(jié)構(gòu)尺寸,在太赫茲波段實(shí)現(xiàn)了中心頻率為3.92THz,阻帶帶寬為0.22THz的濾波特性。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了嵌套雙U型金屬單元結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)雙阻帶濾波器,在29.8THz-41.9THz頻段內(nèi)的阻帶帶寬分別為1.9THz和1.2THz,調(diào)制深度24.01dB。通過改變石墨烯層門電壓來調(diào)諧石墨烯費(fèi)米能級(jí),可實(shí)現(xiàn)對(duì)阻帶濾波器性能的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)諧。2、提出了口字型金屬結(jié)構(gòu)的阻帶濾波器,分別研究了單層和雙層口字型諧振結(jié)構(gòu)的濾波器。單層口字型阻帶濾波器在37.6THz-42.7THz頻段內(nèi)的阻帶帶...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 太赫茲波概述
    1.2 太赫茲波的特性及其應(yīng)用
    1.3 超材料濾波器的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 課題研究的目的和意義
    1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于石墨烯的超材料濾波器原理
    2.1 石墨烯材料的基本特性
    2.2 電磁超材料的基本特性及應(yīng)用
    2.3 超材料濾波器諧振機(jī)理
    2.4 濾波器的性能指標(biāo)
    2.5 研究超材料濾波器的理論方法
    2.6 本章總結(jié)
第三章 基于U型金屬-石墨烯超材料的阻帶濾波器設(shè)計(jì)
    3.1 U型結(jié)構(gòu)單阻帶濾波器設(shè)計(jì)
        3.1.1 U型結(jié)構(gòu)單阻帶濾波器諧振機(jī)理
        3.1.2 U型結(jié)構(gòu)單阻帶濾波器的偏振敏感性
        3.1.3 電磁波的入射角對(duì)濾波性能的影響
        3.1.4 U型結(jié)構(gòu)濾波器動(dòng)態(tài)可調(diào)特性
    3.2 U型結(jié)構(gòu)單阻帶濾波器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
        3.2.1 長軸臂長L對(duì)濾波性能的影響
        3.2.2 長軸臂寬W對(duì)濾波性能的影響
        3.2.3 短軸臂長Ls對(duì)濾波性能的影響
        3.2.4 短軸臂寬Ws對(duì)濾波性能的影響
        3.2.5 基底BaF₂ 的厚度對(duì)濾波性能的影響
    3.3 U型結(jié)構(gòu)在THz頻段的應(yīng)用
    3.4 嵌套雙U型結(jié)構(gòu)雙阻帶濾波器設(shè)計(jì)
        3.4.1 嵌套雙U型結(jié)構(gòu)雙阻帶濾波器諧振機(jī)理
        3.4.2 電磁波的入射角對(duì)濾波性能的影響
        3.4.3 嵌套雙U型結(jié)構(gòu)濾波器動(dòng)態(tài)可調(diào)特性
    3.5 嵌套雙U型結(jié)構(gòu)雙阻帶濾波器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
        3.5.1 外部U型結(jié)構(gòu)臂長Ldo對(duì)濾波性能的影響
        3.5.2 內(nèi)部U型結(jié)構(gòu)臂長Lup對(duì)濾波性能的影響
        3.5.3 內(nèi)外部U型結(jié)構(gòu)間距D對(duì)濾波性能的影響
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于口字型金屬-石墨烯超材料的寬阻帶濾波器設(shè)計(jì)
    4.1 單層口字型結(jié)構(gòu)濾波器設(shè)計(jì)
        4.1.1 單層口字型結(jié)構(gòu)濾波器諧振機(jī)理
        4.1.2 單層口字型結(jié)構(gòu)的偏振敏感性
        4.1.3 單層口字型結(jié)構(gòu)濾波器動(dòng)態(tài)調(diào)諧特性
    4.2 單層口字型結(jié)構(gòu)濾波器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
        4.2.1 單層口字型結(jié)構(gòu)臂長L對(duì)濾波性能的影響
        4.2.2 單層口字型結(jié)構(gòu)臂寬W對(duì)濾波性能的影響
    4.3 雙層口字型結(jié)構(gòu)濾波器設(shè)計(jì)及諧振機(jī)理
        4.3.1 上下層結(jié)構(gòu)銜接型的濾波性能研究
        4.3.2 上下層尺寸一致的濾波性能分析
        4.3.3 介質(zhì)絕緣層厚度對(duì)濾波器性能的影響
        4.3.4 雙層口字型結(jié)構(gòu)濾波器動(dòng)態(tài)可調(diào)特性
    4.4 雙層口字型結(jié)構(gòu)濾波器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
        4.4.1 雙層口字型結(jié)構(gòu)臂長L對(duì)濾波性能的影響
        4.4.2 雙層口字型結(jié)構(gòu)臂寬W對(duì)濾波性能的影響
    4.5 口字型結(jié)構(gòu)在THz頻段的應(yīng)用
    4.6 本章小結(jié)
第五章 基于VO₂的開關(guān)濾波器設(shè)計(jì)
    5.1 VO₂ 的相變及其應(yīng)用
    5.2 基于VO₂ 田字型結(jié)構(gòu)開關(guān)濾波器設(shè)計(jì)
        5.2.1 開關(guān)濾波器常溫狀態(tài)下的諧振機(jī)理
        5.2.2 開關(guān)濾波器高溫狀態(tài)下的諧振機(jī)理
        5.2.3 連通型的田字形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.3 基于VO₂ 田字型結(jié)構(gòu)開關(guān)濾波器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
        5.3.1 開關(guān)濾波器臂長L對(duì)濾波器性能的影響
        5.3.2 開關(guān)濾波器臂寬W對(duì)濾波性能的影響
    5.4 基于VO₂ 的開關(guān)濾波器THz頻段的應(yīng)用
    5.5 本章小結(jié)
第六章 論文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：3808470