基于超材料的太赫茲功能器件研究.pdf

1、密級(jí)桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目題目基于超材料的太赫茲功能器件研究（英文）（英文）StudyontheTerahertzFunctionalDevicesBasedonMetamaterial研究生學(xué)號(hào):1308203006研究生姓名:張隆輝指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):胡放榮研究員申請(qǐng)學(xué)科門(mén)類:工學(xué)碩士學(xué)科、?？?、專業(yè)名稱:光學(xué)工程提交論文日期:2016年4月論文答辯日期:2016年6月摘要I摘要近年來(lái)，太赫茲技術(shù)的發(fā)展十

2、分迅速，在生物醫(yī)學(xué)、安全檢查、物質(zhì)檢測(cè)和超寬帶通信等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。然而高效率太赫茲源、高靈敏度探測(cè)器、調(diào)制器和相關(guān)功能器件仍然是太赫茲技術(shù)實(shí)用化的技術(shù)瓶頸。超材料是一種新型人工復(fù)合的具有特殊電磁特性的材料，因其在太赫茲范圍內(nèi)具有良好的電磁響應(yīng)特性，為高性能太赫茲器件的設(shè)計(jì)與制備提供了全新的途徑?；诔牧系奶掌澒δ芷骷难芯恳呀?jīng)成為當(dāng)前太赫茲技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本論文主要開(kāi)展基于超材料的太赫茲功能器件研究具體研究?jī)?nèi)容

3、如下：一、基于開(kāi)口環(huán)諧振器（splitringresonat：SRR）的太赫茲傳感器及其在物質(zhì)鑒別中的應(yīng)用研究。對(duì)基于開(kāi)口環(huán)諧振器的太赫茲傳感器低頻和高頻諧振峰進(jìn)行了理論研究，提出了三開(kāi)口諧振環(huán)等效電路模型。用表面微加工工藝制作出了SRR樣片，并以國(guó)標(biāo)93號(hào)汽油和97號(hào)汽油作為測(cè)試媒質(zhì)，采用美國(guó)Zomega公司的Z3型太赫茲時(shí)域光譜儀分別對(duì)裝入樣品盒內(nèi)的SRR，SRR93#，SRR97#進(jìn)行光譜測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了明顯的峰位移動(dòng)現(xiàn)象，并用三開(kāi)口

4、諧振環(huán)等效電路模型解釋了峰值偏移的原因。研究表明，SRR具有作為傳感器對(duì)成品油進(jìn)行有效鑒別的可行性。二、基于石墨烯的電控太赫茲可調(diào)吸波體研究。通過(guò)對(duì)石墨烯能帶特點(diǎn)和電調(diào)制特性的理論分析，提出了一種基于石墨烯的偏振不敏感雙峰單獨(dú)可調(diào)吸波體。通過(guò)對(duì)不同單元分別加載調(diào)制電壓，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其中任何一個(gè)吸收峰的單獨(dú)調(diào)制。其中，低頻峰與高頻峰最高吸收率分別為96.0%和90.5%，兩峰的最大調(diào)制深度分別為46.9%和76.2%。該吸波體對(duì)太赫茲波偏振不

5、敏感，能實(shí)現(xiàn)大角度吸收。該類吸波體在太赫茲傳感器和波長(zhǎng)選擇性探測(cè)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。三、基于氧化釩的太赫茲超寬帶可調(diào)吸波體研究。依據(jù)氧化釩具有半導(dǎo)體金屬相變特性以及超材料吸波體的電磁響應(yīng)原理，設(shè)計(jì)了一種新穎的四層結(jié)構(gòu)的太赫茲超寬帶可調(diào)吸波體，并對(duì)可調(diào)吸波體吸波機(jī)理和調(diào)制機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在1～6THz范圍內(nèi)的太赫茲波吸收率達(dá)90%以上。當(dāng)溫度升高到680C時(shí)，由于氧化釩的相變，該吸波體的吸收率大幅下降到常溫吸收的40%以下。