太赫茲到紅外輻射轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、太赫茲波是處于紅外與毫米波之間，波長(zhǎng)在0.03-3mm范圍的電磁波，具有一些獨(dú)特的性質(zhì)：寬帶特性、相干特性、低能量特性、瞬態(tài)特性、光譜特征吸收特性、穿透特性等。由于這些特性使得太赫茲波能廣泛應(yīng)用到軍事、通信、生物醫(yī)學(xué)、安全檢查等領(lǐng)域，受到了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注和研究。超材料具有負(fù)磁導(dǎo)率、負(fù)介電常數(shù)、負(fù)折射率等特性，在太赫茲領(lǐng)域具有很大的發(fā)展前景。結(jié)合比較成熟的紅外探測(cè)技術(shù)，本文設(shè)計(jì)了太赫茲到紅外輻射轉(zhuǎn)換器，利用超材料吸收結(jié)構(gòu)將太赫茲波吸收并

2、將能量轉(zhuǎn)換成紅外輻射，再使用紅外探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)。
　　超材料吸收結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)換器的核心部分，需要對(duì)太赫茲波進(jìn)行高效地吸收。本文設(shè)計(jì)了開口環(huán)超材料吸收結(jié)構(gòu)，由金屬開口環(huán)、介質(zhì)層、金屬反射層組成，研究了超材料結(jié)構(gòu)的吸收原理，并利用CST軟件進(jìn)行了仿真，在2.52THz附近達(dá)到99％的吸收，分析了超材料結(jié)構(gòu)對(duì)太赫茲波的吸收特性，包括表面電流分布、能量分布等。分別對(duì)超材料結(jié)構(gòu)的圖形尺寸、線條寬度、介質(zhì)層厚度、太赫茲波入射角等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整并仿真

3、，研究這些參數(shù)對(duì)太赫茲響應(yīng)的影響?；陂_口環(huán)圖形結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整開口環(huán)開口方向設(shè)計(jì)了多頻吸收結(jié)構(gòu)，并做了相應(yīng)的仿真分析。
　　本文通過光刻、磁控濺射、剝離等工藝在柔性介質(zhì)薄膜上制備了開口環(huán)超材料結(jié)構(gòu)，開口環(huán)陣列結(jié)構(gòu)完整均勻，線條寬度為3.5μm左右，與掩模板上的圖形基本一致。研究了實(shí)驗(yàn)步驟和參數(shù)，重點(diǎn)分析了光刻步驟和參數(shù)對(duì)光刻圖形質(zhì)量的影響，測(cè)試并分析了超材料結(jié)構(gòu)對(duì)太赫茲波的響應(yīng)特性，與仿真結(jié)果符合。
　　本文將石墨作為紅外發(fā)