基于氧化釩的中紅外貼片天線調(diào)諧特性研究.pdf

1、可調(diào)諧光學天線對于中紅外波的振幅和相位具有動態(tài)調(diào)控功能，對于發(fā)展可重構(gòu)新型光電器件具有重要意義，在中紅外調(diào)制、探測等領域具有廣闊應用前景。本論文將氧化釩相變材料引入到光學貼片天線，研制了可調(diào)諧中紅外天線器件，取得了在中心頻率處達到10％的共振模式頻率范圍和高達47.3%的吸收調(diào)制幅度，為實現(xiàn)中紅外波的調(diào)控提供了一種新方法。論文取得的創(chuàng)新研究成果包括：利用有限元仿真軟件對天線結(jié)構(gòu)進行仿真計算，設計出具有金圓盤貼片天線陣列-二氧化釩相變介質(zhì)

2、層-二氧化硅緩沖層-銅襯底的層狀貼片天線結(jié)構(gòu)、以二氧化釩為調(diào)諧功能材料的中紅外溫控調(diào)諧光學天線，進而運用微納加工技術手段制備出該天線結(jié)構(gòu)樣品。在傅里葉變換紅外光譜（FTIR）測試中，實驗觀察到該天線器件在TM入射光以15°角入射情況下，20THz~50THz頻段內(nèi)具有23.6THz、33.5THz以及47.3THz三個主要的天線共振峰。通過將實驗結(jié)果與仿真模型進行對照，本文發(fā)現(xiàn)23.6THz和47.3THz處的吸收峰分別是貼片天線的TM

3、11模式和TM12模式，而位于33.5THz處的吸收峰在本質(zhì)上是相鄰貼片金圓盤之間的縫隙模式。在溫度變化過程中，該光學天線樣品在中紅外頻段實現(xiàn)了295K~365K溫度范圍內(nèi)的連續(xù)調(diào)諧功能，并觀察到天線吸收峰在溫度升高時向長波方向移動，溫度降低則吸收峰藍移。其中TM12吸收峰的調(diào)諧范圍最大可達4THz，吸收率最高達到81.6%，具備較寬的調(diào)諧范圍和良好的吸收率。在進一步升-降溫調(diào)諧測試中，實驗觀察到了天線吸收峰頻率在340K溫度附近的滯回