發(fā)布時間：2024-07-04 20:05

　　太赫茲波由于其指紋性、高安全性、時間空間高分辨率、強穿透性、寬頻帶等特異性質,在生物醫(yī)學、航空航天、食品藥品檢測等方面具有重要應用前景。對太赫茲波,很難找到對其有強烈響應的天然材料,而超材料作為一種人工設計的周期性結構,可以任意設計自身結構和單元排布,通過吸收、阻擋或彎曲入射波來實現(xiàn)對太赫茲波自由、高效的操控而獲得較大關注和重視。基于超材料的吸波器具有超薄、近乎完美的吸收率、工作頻率可調等傳統(tǒng)吸波器不具備的優(yōu)勢,在成像、感知、太陽能收集等領域具有極大應用前景,但目前超材料吸波器仍存在吸收頻帶不夠寬、動態(tài)調控方式少,設計方法和工作機理不夠清晰等問題,亟待系統(tǒng)細致的研究。本文首先從太赫茲波檢測和超材料吸波器基本原理出發(fā),研究了包括窄帶、超寬頻帶、動態(tài)調控等不同架構的太赫茲超材料吸波器,并對其展開了系統(tǒng)的機理分析;再進一步研究了基于超材料吸波器的絕緣材料介電特性檢測方法,為絕緣材料的檢測提供了新思路;最后對所提超材料吸波器進行光刻加工制備,并搭建太赫茲時域光譜系統(tǒng)平臺,通過實驗證明了該檢測方法的有效性。本論文的主要研究內容和成果如下:(1)研究構建了基于MDM架構的窄帶太赫茲超材料吸波器。首...

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 超材料及超材料吸波器研究現(xiàn)狀
        1.2.1 超材料研究現(xiàn)狀簡介
        1.2.2 超材料吸波器研究現(xiàn)狀
    1.3 結合超材料的太赫茲波傳感檢測
        1.3.1 太赫茲波無損檢測
        1.3.2 結合超材料的THz-TDS無損檢測現(xiàn)狀
    1.4 現(xiàn)有研究中的不足
    1.5 論文主要研究內容
2 太赫茲檢測原理及超材料吸波器理論
    2.1 引言
    2.2 太赫茲波檢測原理
        2.2.1 基于光電導天線太赫茲波的產生與探測
        2.2.2 太赫茲時域光譜系統(tǒng)介紹
    2.3 太赫茲超材料吸波器理論
        2.3.1 太赫茲超材料理論基礎
        2.3.2 太赫茲吸波器的理論模型
    2.4 小結
3 基于MDM架構的窄帶太赫茲超材料吸波器
    3.1 引言
    3.2 基于開口諧振環(huán)的雙頻帶太赫茲超材料吸波器
        3.2.1 等效電路表征及定性分析
        3.2.2 超材料吸波器結構尺寸對吸收影響的模擬與分析
        3.2.3 基于諧振頻率處電場電流分布的工作機理分析
    3.3 基于三圓環(huán)諧振單元的三頻帶太赫茲超材料吸波器
        3.3.1 基于三圓環(huán)諧振單元吸波器結構設計
        3.3.2 三頻帶超材料吸波器吸收情況模擬與分析
    3.4 小結
4 基于石墨烯與鈦酸鍶的太赫茲寬頻帶及動態(tài)調控吸波器
    4.1 引言
    4.2 基于STO的頻率動態(tài)調控太赫茲超材料吸波器
        4.2.1 太赫茲頻段下鈦酸鍶材料特性分析
        4.2.2 結構設計和幾何參數(shù)
        4.2.3 結果討論分析
    4.3 基于石墨烯的超寬頻帶太赫茲超材料吸波器
        4.3.1 石墨烯材料特性研究
        4.3.2 石墨烯的等效建模表征
        4.3.3 結構設計和參數(shù)
        4.3.4 吸收譜及討論分析
    4.4 小結
5 絕緣材料介電特性太赫茲波檢測方法研究
    5.1 引言
    5.2 太赫茲超材料吸波器的設計
    5.3 基于超材料吸波器的傳感分析
        5.3.1 絕緣材料厚度傳感分析
        5.3.2 絕緣材料折射率傳感分析
    5.4 太赫茲超材料吸波器傳感機理分析
        5.4.1 超材料吸波器傳感中的電場及能耗分析
        5.4.2 超材料吸波器傳感的傳輸線等效模型
    5.5 實驗部分
        5.5.1 太赫茲波對絕緣油紙含水量檢測
        5.5.2 超材料吸波器的制備
        5.5.3 實驗平臺及測試
        5.5.4 實驗結果與分析
    5.6 小結
6 結論與展望
    6.1 主要工作總結
    6.2 主要創(chuàng)新工作
    6.3 后續(xù)工作展望
參考文獻
附錄
    A.作者在攻讀博士學位期間的科研成果
    B.作者在攻讀博士學位期間參與的科研項目
    C.學位論文數(shù)據(jù)集
致謝



本文編號：4000470