基于柔性超材料的THz宽带吸收器的研究与设计

发布时间：2017-11-03 04:04

  本文关键词：基于柔性超材料的THz宽带吸收器的研究与设计

  更多相关文章： 太赫兹 超材料 柔性结构 宽频带 吸收器 全电磁波频段

【摘要】：随着频谱资源的日益稀缺,太赫兹技术在近十几年的时间里得到了越来越多的关注,并取得了巨大的进展。太赫兹波光源、太赫兹波探测器以及太赫兹系统中的一些关键组件相继成为研究热点,并被逐个攻克。然而自然界中太赫兹敏感材料十分稀少,导致对太赫兹敏感器件(如吸收器、滤波器等)的研究进展缓慢。本论文结合毫米波、红外波和紫外波等高频电磁波的共通性,通过理论分析和软件仿真,研究了基于超材料结构的太赫兹超材料和基于柔性超材料的太赫兹波吸收器。由于超材料具备常规材料所不具备的负磁导率、负介电常数等特性,本文中采用了基于超材料技术的太赫兹波吸收器件进一步拓展亚微米尺寸的太赫兹超材料的工作频段,以及其应用范围。建模仿真了柔性网状超材料结构的全电磁波波段吸收材料,并且将这类超材料结构的工作频段扩展到了全电磁波波段。最终,设计了一种全平面类网状立体吸波超材料,其工作频段可以覆盖频率高于毫米波的全电磁波段。文中,根据MEMS技术下的亚微米微纳加工工艺,设计了工作在THz波段的吸收频段可调谐的超材料模型。利用CST Microwave Studio仿真平台分析了单元结构参数对吸波频率的影响。随后,提出了网状结构的太赫兹吸收器结构,并设计了工作在太赫兹波段的太赫兹宽带吸收器,并实现了吸收带宽在1.98THz～4.35THz达到了完美吸收,在全太赫兹波段都具有较大的吸收率。通过对超材料太赫兹吸收器的研究,设计出了一系列新型的类网状立体结构超材料吸收器,在THz波段、红外以及紫外等波段实现了较大吸收率。此类超材料结构具有结构简单、工作频率宽、易于加工等特性。在隐身领域和抗电磁辐射领域拥有广阔的应用前景和一定的参考价值。
【关键词】：太赫兹 超材料 柔性结构 宽频带 吸收器 全电磁波频段
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O441;TB39
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-15
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 研究现状12-13
• 1.3 论文的主要工作和章节安排13-15
• 2 太赫兹吸收器原理分析15-26
• 2.1 阵列单元结构太赫兹吸收器工作原理15-21
• 2.1.1 开口环共振结构的磁响应15-17
• 2.1.2 细金属线晶格结构的电响应17-19
• 2.1.3 超材料组合结构的电磁响应19-21
• 2.2 立体共振结构太赫兹吸收器工作原理21-25
• 2.2.1 空腔共振模型21-23
• 2.2.2 原子振动模型23-25
• 2.3 本章总结25-26
• 3 柔性立体超材料太赫兹吸收器设计26-46
• 3.1 基于LC共振原理的设计和仿真26-31
• 3.1.1 单层嵌套式开口环结构设计与仿真26-29
• 3.1.2 三层嵌套式开口环结构设计与仿真29-31
• 3.2 基于太赫兹吸收器原理的立体结构设计与仿真31-43
• 3.2.1 口字形立体结构31-37
• 3.2.2 篱笆形立体结构37-43
• 3.3 工艺设计43-44
• 3.4 本章总结44-46
• 4 新型类网状柔性立体太赫兹吸收器设计46-61
• 4.1 新型田字形立体超材料结构46-51
• 4.2 新型四乘四的类网状立体结构51-56
• 4.3 新型多晶格的类网状立体超材料结构56-59
• 4.3.1 五乘五的类网状立体超材料结构56-58
• 4.3.2 全平面的类网状立体超材料结构58-59
• 4.4 本章总结59-61
• 5 总结61-63
• 参考文献63-67
• 作者简历67-69
• 学位论文数据集69

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本文编号：1134531