柔性MEMS太赫兹超材料调控器的设计、性能测试及应用研究

发布时间：2020-04-07 18:33

【摘要】：随着微机电系统的发展,设计开发新型太赫兹超材料功能器件的研究报道非常多。但是目前太赫兹调控器普遍存在带宽较窄、调制幅度小、调制速率低等缺点,且通常都是制作在刚性衬底上,制约着太赫兹在通信技术方面的应用。因此,本文着重研究基于柔性衬底的太赫兹超材料调控器,包括结构设计,机理研究,MEMS工艺的加工以及太赫兹传输性能的测试,主要研究成果有:(1)分析了超材料三种共振模式的机理,并介绍了太赫兹超材料的驱动方式、太赫兹超材料调控器的研究进展。(2)设计了一组共四个基于两个同轴的双开口环谐振器的太赫兹超材料器件。提出的四个超材料器件均是基于MEMS工艺的超薄柔性器件,衬底为柔性材料parylene-C,整个器件的厚度仅5.2μm。内外开口环谐振器开口的相对角度从0°增加到90°,谐振峰的位置发生蓝移,可以实现在太赫兹波段的双频带调谐。同时,对入射电磁波进行了入射角、极化角的研究,结果表明,该器件可以实现幅值的调制,并且有对极化角不敏感的特性,有望用作可应用在任意形状表面的传感器。(3)制备了一种基于弯曲传感的具有双层结构的超薄太赫兹超材料器件。器件的衬底为柔性材料parylene-C,上面是一层金属,单元结构为镂空的“Ω”环。由于两种材料热膨胀系数的不同导致残余应力的存在,器件在制备完成后,中间的圆盘向上翘起约4.2°。将器件由外向内挤压,当挤压方向与Ω的对称轴垂直,圆盘的翘起角度几乎没有变化,反之,弯曲应力与翘起角度呈正相关。将4个基础结构单元依次旋转90°形成旋转对称的结构,弯曲实验表明,仅仅1.3×10~(-4)的应力变化,就可以产生高达31.1%的幅度调制,因此该器件可以用作超灵敏传感器。
【图文】：

材料,磁导率,人工材料

拓展到更多方面的应用，有着广阔的商业义与产生人工材料，通常由亚波长尺寸、周期性结构构单元决定了超材料的电磁特性，如图 1-2的超常物理特性，可以以独特的方式对电磁然界存在的材料的介电常数、磁导率都是正在上世纪 60 时代末，，Veselago 作出了这两，并由此虚构了这样的材料[34]，这种材料后介质和时谐单色平面电磁波，可以根据麦克常数、磁导率、折射率都小于零的情况。因

光路图,透镜,倏逝波

与发展透镜的光路图。普通的光学透镜倏逝波携带的增加，倏逝波的振幅呈指数衰减，因此物的信息。Veslago[34]指出，平板棱镜的折焦，在平板棱镜的另一侧成像。Pendry[10]研左手材料，情况则恰恰相反。倏逝波振幅可以保留亚波长信息。该棱镜突破了棱完美成像。Pendry 将这种左手棱镜称为“完指出，亚波长成像的分辨率可能会受到左“完美透镜”仅仅是理论上的假设，实际上称为“超透镜”。负折射材料可以放大倏逝成像分辨率。超材料的这一应用在光存储。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34;O441.4

【参考文献】