基于金屬表面等離子激元的太赫茲波段功能器件研究.pdf

1、隨著太赫茲波源與探測器技術的成熟，太赫茲波段的技術應用正在飛速發(fā)展。太赫茲波功能器件的研究對于推動太赫茲波段技術應用有積極意義。
　　金屬表面等離子激元可以在與入射波波矢平行的方向上突破電磁波衍射極限，將太赫茲波束縛在亞波長尺寸上傳播，或者產生透射增強效應，使特定頻率范圍內的太赫茲波透過亞波長周期陣列結構，利用太赫茲表面等離子激元的波導效應與增強透射效應，可以促進太赫茲波段功能器件的研究與發(fā)展。根據(jù)表面等離子振蕩的連續(xù)性差異，表面

2、等離子激元可以分為傳播性的表面等離子激元和局域性的表面等離子激元兩種。二者各自具有不同的性質。本文基于對于兩種表面等離子激元不同特性的研究，設計并研究了若干太赫茲波段功能器件，并通過實驗驗證了數(shù)值仿真分析的結果:
　　(1)理論分析了金屬膜上刻蝕有亞波長空氣環(huán)陣列的“金屬-介質-金屬”結構的透射特性，對透射譜中兩個窄帶諧振峰的耦合模式進行了深入分析，利用局域性表面等離子體特性設計了窄帶濾波器，利用傳播性表面等離子體特性設計了窄帶偏

3、振器。通過優(yōu)化仿真參數(shù)，確定了優(yōu)化設計方案，并結合現(xiàn)有測試設備制作了樣品，測試得到的窄帶濾波效應和偏振特性與仿真結果一致。
　　(2)基于對“金屬-介質-金屬”透射特性的分析，計了七層太赫茲調制器方案，利用傳播性表面等離子體耦合與金屬外側介質介電常數(shù)相關的特性，通過改變外側介質介電常數(shù)實現(xiàn)了對窄帶諧振峰中心頻率的調制。試制了實驗樣品，通過實驗初步驗證了該方案的可行性。
　　(3)基于表面刻蝕有亞波長周期結構金屬的太赫茲表面等

4、離子波特性，設計并制作了雙層平行亞波長周期刻蝕金屬板結構，該結構相較于單層結構，具有較好的低通特性，并且在表面波模式與波導模式之間有一能帶間隙，可設計制作太赫茲帶阻濾波器。改變兩板間的距離可調節(jié)濾波器阻帶特性。結合利用傾斜平板耦合器件，制作了帶阻濾波器樣品，阻帶特性測試結果與仿真結果一致。
　　(4)利用局域性表面波橫模與縱模的電場方向垂直的特性，結合傳播性表面等離子激元與局域性表面等離子激元的相互耦合，設計了十字型太赫茲分束器。