人工结构表面等离子体激元太赫兹波分器的研究

发布时间：2020-06-22 07:29

【摘要】：太赫兹辐射是0.1~10THz的电磁辐射,波长在0.03mm~3mm范围。从19世纪后期太赫兹波段正式命名之后,涉及太赫兹波段的研究结果和数据却非常稀少,随着新技术和新材料的突破,有效太赫兹辐射源和探测器的相继问世,太赫兹技术的研究和应用才有了较快发展,在民用和军事领域有着极好的应用前景。表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是当电磁波入射到金属与电介质分界面时,金属表面的自由电子发生集体振荡,电磁波与金属表面自由电子耦合而形成的一种沿着金属表面传播的电磁波。SPPs沿着表面传播,由于金属中欧姆热效应,它们将逐渐耗尽能量,只能传播到有限的距离。只有当结构尺寸可以与SPPs传播距离相比拟时,SPPs特性和效应才会显露出来。表面等离激元能够突破衍射极限,并具有很强的局域场增强特点,可以实现纳米尺度的光信息传输与处理。本文提出了一种双层矩形开槽的等离子体波导结构。该双层结构相比传统单层的等离子体波导结构的色散曲线更加偏离光速线,意味着双层单元结构对于电磁波有着更强的束缚性。研究以此双层单元结构为基础的传输线的传输特性,结论是S21参数在频率0.2-0.4THz这样的宽频带范围内超过-1dB,体现了此传输线在太赫兹频段优秀的传输特性。在此基础上,我们又提出了双层人工微结构波分器,该波分结构在0.2THz-1THz范围内反射系数均小于-10dB,在0.25THz-0.45THz频率范围内,传输系数接近-5dB,可实现良好平均波分效果。将波分器结构放大100倍,仿真结果显示,S11在4GHz-8.5GHz范围小于-10dB,器件输入端反射较小;S21和S31参数在2-10GHz范围内贴近-3dB线并大于-5dB,并且重合,体现了良好的波分效果。最后将提出的波分器用软件绘制加工图,进行器件实物加工,并利用矢量网络分析仪完成了传输参数测试与分析。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O441.4
【图文】：

太赫兹波在电磁波谱中所处的位置

太赫兹光谱技术在生物医学中的应用

【参考文献】

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本文编号：2725398