近年來太赫茲超材料在光通信、生物醫(yī)學(xué)、高精度成像等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。但是國內(nèi)外太赫茲超材料大多存在性能低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不可調(diào)諧等缺點,本論文以新型二維材料石墨烯來代替貴金屬,研究了石墨烯超材料的物理機制,設(shè)計出了高性能、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)諧的太赫茲超材料。本論文的主要研究工作如下:（1）設(shè)計了基于石墨烯的可調(diào)寬帶太赫茲吸收器。本論文通過對石墨烯表面等離子體效應(yīng)的動態(tài)調(diào)控,實現(xiàn)了帶寬達(dá)4.8 THz的超寬太赫茲吸收器,該吸收器在3-7.8 THz的寬帶頻率范圍內(nèi)的平均吸收率達(dá)96.7%。吸收器結(jié)構(gòu)相對簡單,不依賴復(fù)雜圖案化的石墨烯。另外,該吸收器具有靈活可調(diào)性,在此工作頻段內(nèi),通過外加電壓對石墨烯費米能級的動態(tài)調(diào)節(jié),該結(jié)構(gòu)可以在工作波段實現(xiàn)開關(guān)效應(yīng):從開的狀態(tài)（吸收率>90%）至關(guān)的狀態(tài)（反射率>90%）。（2）設(shè)計了基于多層石墨烯的可調(diào)電磁誘導(dǎo)透明器件。石墨烯之間的耦合效應(yīng)產(chǎn)生了透明透射窗口,通過外加電壓對石墨烯費米能級的動態(tài)調(diào)諧,透明窗口可以得到不同深度的調(diào)制,在特定頻率處可以實現(xiàn)透明窗口的開關(guān)效應(yīng)和類電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)（EIT）。另外,該結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)太赫茲波段的慢光調(diào)控效... 

【文章來源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１左手超材料照片（ＬＨＭ）樣品［１３］??

１．３國內(nèi)外研究現(xiàn)狀??１．３．１新型材料石墨烯??石墨烯作為一種具有蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的二維材料，其結(jié)構(gòu)圖如圖１－２所??示。石墨烯不僅在光電學(xué)、力學(xué)等方面有出色的特性另外，石墨烯在電??場、磁場、柵極電壓和化學(xué)摻雜等因素控制下的表面電導(dǎo)率可調(diào)，石墨烯己成??為最有前途的材料之一。石墨烯的主要特性如下：??（１）

太赫茲吸收器可用做隱身材料的制作，在國防和軍事領(lǐng)域有著潛在應(yīng)用價??值。在２００８年，Ｈ．Ｔａｏ＿等人設(shè)計并加工制作出了第一個太赫茲超材料吸收??器。如圖１－３所示，??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??ｒａｌ?ｎ?ｉｎ??ｙ?ｉｉ?處?Ｉ??Ｅ，ｘ?Ｅ，?＼?▲??Ｔ?＿?Ｋ??圖１－３太赫茲吸收器結(jié)構(gòu)圖（ａ）聚酰亞胺墊片頂部的諧振器（ｂ）砷化鎵晶片上橫向金屬條??（ｃ）入射電磁波傳播方向的單元結(jié)構(gòu)［２２］??吸收器的單個單元由兩個不同的金屬元件組成：電環(huán)諧振器如圖ｌ－３（ａ）和條形??金屬如圖ｌ－３（ｂ）。電環(huán)諧振器由兩個背靠背的單開口環(huán)組成。實驗結(jié)果表明，??該太赫茲吸收器在１．３?ＴＨｚ下實現(xiàn)了高達(dá)７０％的吸收率。２００９年，Ｄ．ＹｕＰ３］．等??人提出了一種魚網(wǎng)結(jié)構(gòu)的太赫茲吸收器，魚網(wǎng)結(jié)構(gòu)由交替的金屬層和具有矩形??開口的介電層組成。該太赫茲吸收器實現(xiàn)了近乎完全吸收的吸收率，且受入射??光極化方向和入射角方向影響極小。以上太赫茲吸收器實現(xiàn)的是單頻帶的窄帶??吸收器，由于器件對寬帶吸收的要求，研究人員開始實現(xiàn)寬帶完美吸收的吸收??器

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]太赫茲波譜與成像技術(shù)[J]. 郭瀾濤,牧凱軍,鄧朝,張振偉,張存林.  紅外與激光工程. 2013(01)
[2]表面等離子體亞波長光學(xué)原理和新穎效應(yīng)[J]. 顧本源.  物理. 2007(04)



本文編號：3134831