基于電熱驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)超材料的太赫茲濾波器研究.pdf

1、太赫茲技術(shù)在安全檢查、生物醫(yī)學(xué)、質(zhì)量監(jiān)控和寬帶通信等領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前，太赫茲功能器件缺乏，是限制太赫茲技術(shù)推廣應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸之一。太赫茲濾波器是一種重要的太赫茲功能器件，可用于太赫茲頻率選擇和控制。已經(jīng)商業(yè)化的太赫茲濾波器，許多都不能進(jìn)行頻率動(dòng)態(tài)選擇和調(diào)控，使其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。在這一背景下，本論文主要開(kāi)展基于電熱驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)超材料的太赫茲可調(diào)濾波器研究，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　第一，系統(tǒng)研究了電熱驅(qū)動(dòng)器的理論、

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能仿真和樣片加工方法。在理論研究的基礎(chǔ)上，采用Intellisuite微系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)了U型結(jié)構(gòu)電熱驅(qū)動(dòng)器。用絕緣體上硅工藝（silicon-on-isolator:SOI）加工出了樣片，并用ZYGO白光干涉儀對(duì)樣片進(jìn)行了性能測(cè)試與分析。結(jié)果表明：加工的樣品可以在更小的驅(qū)動(dòng)電壓下輸出同樣的位移。
　　第二，設(shè)計(jì)了一種基于可重構(gòu)超材料的可調(diào)太赫茲三帶帶阻濾波器。該濾波器在初始位置時(shí)有三個(gè)阻帶中心頻率，分別位于0.87

3、6THz、1.634THz和1.908THz處。采用電熱微驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行調(diào)控，可使位于1.634THz處的阻帶完全消失，三帶帶阻濾波器變?yōu)殡p帶帶阻濾波器。用時(shí)域有限積分法研究了濾波特性，進(jìn)而分析了調(diào)控過(guò)程中濾波器中心頻率變化的原因。
　　第三，提出了一種基于可重構(gòu)超材料的雙帶太赫茲可調(diào)帶通濾波器。該濾波器可雙向調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)雙帶單獨(dú)可調(diào)。由仿真結(jié)果可知，改變一字型可動(dòng)橫梁與上半部分間距（可動(dòng)橫梁向正Y方向移動(dòng)）可調(diào)節(jié)低通帶中心頻率的位置和

4、透射率，改變一字型可動(dòng)橫梁與下半部分間距（可動(dòng)橫梁向負(fù)Y方向移動(dòng)）可調(diào)節(jié)高通帶中心頻率的位置和透射率。當(dāng)可動(dòng)橫梁向正Y方向移動(dòng)5μm，低通帶完全消失，雙帶帶通濾波器變?yōu)閱螏V波器。當(dāng)可動(dòng)橫梁向Y負(fù)方向移動(dòng)5μm時(shí)，高通帶完全消失。
　　這種基于電熱驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)超材料的太赫茲可調(diào)濾波器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與集成電路工藝兼容性好，便于大規(guī)模生產(chǎn)。另外，利用電熱驅(qū)動(dòng)可大大增加濾波器的頻率調(diào)節(jié)范圍，使其在太赫茲通信和頻率選擇性太赫茲探測(cè)領(lǐng)域具有