發(fā)布時(shí)間：2017-10-11 22:34

  本文關(guān)鍵詞：基于二維磁光子晶體THz濾波器的特性研究

  更多相關(guān)文章： 磁光子晶體 石榴石鐵氧體 微腔 THz波 濾波器

【摘要】：THz波是頻率在0.1～10THz范圍內(nèi)的電磁波,它是很好的寬帶信息載體,由于其所處的特殊頻段,它的方向性與穿透性在通信方面具有很大的潛力。光子晶體具有光子禁帶與光子局域等特點(diǎn)。磁光子晶體(Magnetic photonic crystals, MPCs)是用磁光材料作為光子晶體的一種組成材料。磁光子晶體同時(shí)具有磁光效應(yīng)和光子晶體的特性,具有獨(dú)特的性質(zhì)。將磁光子晶體技術(shù)用于制作THz通信的關(guān)鍵器件THz濾波器具有重要意義。本文將磁光子晶體技術(shù)和THz技術(shù)相結(jié)合,提出一種基于磁光子晶體的可調(diào)諧THz濾波器。首先分析了基于磁光子晶體THz濾波器的基本原理,然后在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了直波導(dǎo)和微型腔相結(jié)合的三角晶格光子晶體結(jié)構(gòu),接著,分析微型腔的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)濾波器性能的影響。通過改變內(nèi)部介質(zhì)柱半徑以及外磁場的大小,改變反射壁介質(zhì)柱的半徑等等,對(duì)不同波長的THz波進(jìn)行濾波。經(jīng)過優(yōu)化,得到一種帶有采用磁性材料的7個(gè)介質(zhì)柱作為微型腔的磁光子晶體可調(diào)諧THz濾波器。最后,利用RSoft軟件仿真分析了不同波長的THz信號(hào)入射時(shí),濾波器的性能指標(biāo)。仿真結(jié)果表明,三角晶格磁光子晶體的光子帶隙寬度較大,對(duì)應(yīng)的波長范圍在66.62μm ～107.15μm。該基于磁光子晶體可調(diào)諧THz濾波器可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)波長分別為84.628μm(頻率為3.545THz)、87.025μm(頻率為3.447THz)的調(diào)諧濾波,相應(yīng)的頻帶寬度分別為：0.0029THz、 0.0034THz。該濾波器的濾波效率幾乎接近90%,插入損耗低于1dB,響應(yīng)時(shí)間在2ns左右,濾波性能優(yōu)良。該濾波器在未來的THz通信領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：磁光子晶體 石榴石鐵氧體 微腔 THz波 濾波器
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O734
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 第一章 緒論8-22
• 1.1 THz技術(shù)及應(yīng)用前景8-10
• 1.1.1 THz技術(shù)8-9
• 1.1.2 THz波應(yīng)用前景9-10
• 1.2 磁光子晶體技術(shù)10-13
• 1.2.1 磁光子晶體的概念10-11
• 1.2.2 磁光子晶體的特性11-13
• 1.3 磁光子晶體的研究進(jìn)展13-17
• 1.4 磁光子晶體濾波器的研究進(jìn)展17-20
• 1.5 論文研究目的和意義20
• 1.5.1 研究目的20
• 1.5.2 研究意義20
• 1.6 論文安排20-22
• 第二章 磁光子晶體THz濾波器基本分析方法22-38
• 2.1 平面波展開法(PWM)22-28
• 2.1.1 光子晶體的本征方程22-24
• 2.1.2 平面波展開法(PWM)的基本公式24-26
• 2.1.3 二維三角晶格光子晶體的帶隙計(jì)算方法26-28
• 2.2 時(shí)域有限差分法(FDTD)28-35
• 2.2.1 時(shí)域有限差分法(FDTD)的基本公式28-32
• 2.2.2 時(shí)域有限差分法(FDTD)的穩(wěn)定性條件32-33
• 2.2.3 時(shí)域有限差分法(FDTD)的吸收邊界條件33-35
• 2.2.4 時(shí)域有限差分法(FDTD)的激勵(lì)源選擇35
• 2.3 鐵氧體磁導(dǎo)率隨外磁場和頻率變化的關(guān)系35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第三章 基于磁光子晶體的低損耗窄帶THz濾波器的設(shè)計(jì)38-61
• 3.1 基于磁光子晶體的低損耗窄帶THz濾波器的濾波原理38-39
• 3.2 基于磁光子晶體的低損耗窄帶THz濾波器的材料選取39-40
• 3.3 基于磁光子晶體的低損耗窄帶THz濾波器的基本結(jié)構(gòu)40-46
• 3.3.1 完整晶格的基本結(jié)構(gòu)40-41
• 3.3.2 簡單三角晶格光子晶體的參數(shù)選擇及帶隙計(jì)算41-46
• 3.4 簡單三角晶格光子晶體單波長THz濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)46-50
• 3.4.1 線缺陷波導(dǎo)的設(shè)計(jì)46-48
• 3.4.2 微型諧振腔的設(shè)計(jì)48-50
• 3.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)THz濾波器性能的影響50-58
• 3.5.1 外磁場大小的影響50-51
• 3.5.2 內(nèi)部介質(zhì)柱半徑的影響51-55
• 3.5.3 反射壁對(duì)濾波器性能的影響55-58
• 3.6 新型磁光子晶體可調(diào)諧THz濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)58-60
• 3.7 本章小結(jié)60-61
• 第四章 基于磁光子晶體的可調(diào)諧THz濾波器的性能分析61-70
• 4.1 THz濾波器的性能指標(biāo)61-62
• 4.2 磁性介質(zhì)柱的半徑對(duì)THz濾波器性能的影響62-66
• 4.2.1 微型腔中心磁性介質(zhì)柱半徑的影響63-64
• 4.2.2 微型腔周圍六個(gè)磁性介質(zhì)柱半徑的影響64-66
• 4.3 基于磁光子晶體的可調(diào)諧THz濾波器的性能分析66-69
• 4.3.1 THz濾波器濾波性能分析66-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第五章 總結(jié)與展望70-76
• 5.1 總結(jié)70-71
• 5.2 應(yīng)用前景71-76
• 5.2.1 基于共振耦合的磁光子晶體可調(diào)諧THz濾波器的特點(diǎn)71-72
• 5.2.2 基于磁光子晶體可調(diào)諧THz濾波器在THz通信系統(tǒng)中的應(yīng)用展望72-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文79-80
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目80-81
• 致謝81

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