基于金屬表面等離子體激元及光子晶體的太赫茲波段功能器件研究.pdf

1、相對于太赫茲波發(fā)射源及探測器的快速發(fā)展，太赫茲波段功能器件的發(fā)展比較緩慢。很多器件的研究僅停留在設(shè)計階段，而少數(shù)加工出來的樣品，其測量得到的特性不夠理想，或者是加工工藝較復(fù)雜、不易于推廣?，F(xiàn)階段迫切需要深入研究開發(fā)太赫茲波段的各種功能器件，促進太赫茲科學(xué)技術(shù)的研究與應(yīng)用。
　　 金屬表面等離子體激元具有增強透射效應(yīng)，通過設(shè)計金屬亞波長陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以實現(xiàn)對特定頻率點放大、對其它頻率段濾波。此外，它可以突破衍射極限，將電磁波約

2、束在亞波長尺寸范圍內(nèi)傳輸。它在亞波長光學(xué)、納米技術(shù)和新型光源等領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用。光子晶體可以實現(xiàn)對電磁波的有效操控，結(jié)構(gòu)尺寸與工作波長大小相當。將光子晶體研究拓展到太赫茲波段，可以極大地促進太赫茲波段功能器件的研究與發(fā)展。因此，本文基于金屬表面等離子體激元和光子晶體，研究了太赫茲波段常用的若干功能器件。本文的創(chuàng)新點主要有：
　　 (1)理論分析了具有周期性空氣孔亞波長陣列的“金屬-介質(zhì)-金屬”結(jié)構(gòu)，建立了經(jīng)過實驗驗證的仿真設(shè)計

3、方法，從理論分析、仿真設(shè)計、初步實驗等方面證明了該結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對太赫茲波的寬帶濾波作用。
　　 (2)優(yōu)化設(shè)計并且制作了正方形晶格空氣圓孔亞波長陣列的“金屬-空氣-金屬”結(jié)構(gòu)實驗室樣品，該實驗測試得到太赫茲波段帶通濾波器樣品的中心頻率和帶寬的測試結(jié)果分別為0.8 THz和400 GHz，與理論分析及仿真結(jié)果一致。
　　 (3)優(yōu)化設(shè)計并且制作了三角形晶格空氣圓孔陣列結(jié)構(gòu)的高阻硅光子晶體平板實驗室樣品，該太赫茲波段光子晶體