超材料太赫兹谐振器在EIT及吸波中的应用研究

发布时间：2017-04-05 02:06

  本文关键词：超材料太赫兹谐振器在EIT及吸波中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超材料是指由亚波长尺寸结构单元周期性排列而成的人工电磁材料。伴随着太赫兹(Terahertz,THz)技术和微纳加工技术的快速发展,基于超材料的多种功能器件如:EIT谐振器、吸波器、偏振器等被成功应用于太赫兹技术领域。基于超材料结构的电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)现象因极大地简化了量子领域实现EIT所需的苛刻实验条件而引起了研究人员的广泛关注。本文针对实际研究中在太赫兹波段基于互补超材料结构EIT现象研究较少这一现状作了进一步完善。此外,还研究了基于新型超材料重掺杂硅的太赫兹吸波器,在太赫兹领域的探测、成像方面具有重要的应用。本论文共分三部分,具体内容如下:(1)研究了激光直写技术制备太赫兹波器件的相关工艺。主要工作包括匀胶工艺、激光直写技术及磁控溅射金属镀膜基本原理,详细介绍了Micro Lab:SVG-4A100激光直写系统的操作流程及原理。(2)利用有限元算法(FEM)对由两个槽型失谐谐振器(Slot Resonators,SRs)组成的互补超材料单窗口EIT谐振器进行了仿真分析,在0.625THz处出现了一个典型的透明窗口。同时研究了在SRs谐振器之间引入Gap谐振器形成全新的双窗口EIT现象,该现象是因为Gap谐振器的引入诱导产生额外光学路径之间的相消干涉而产生。改变Gap谐振器和SRs谐振器之间相对中心的纵向偏移量可以实现对双窗口EIT的调控,这在传感器、THz集成器件及等离子开关等方面具有重要应用。(3)设计并制备了两组基于重掺杂硅的太赫兹完美吸波器。由重掺杂硅衬底层,SiO2薄膜中间层及顶层金属Cu结构叠加形成一维(1D)条形阵列和二维(2D)十字形阵列的吸波器结构单元。研究了THz偏振方向对1D和2D吸波器的影响。经反射式太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)测试,实验测量结果与仿真结果一致,在0.4~1.5THz范围内,两组吸波器的吸收率都高于96%。本文所制备的吸波器因表现出的高效吸波性及加工方式的简洁性,使其在THz领域有着广泛的应用前景。
【关键词】：超材料 电磁感应透明 吸波器
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN751.2
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-26
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 超材料太赫兹EIT谐振器14-18
• 1.2.1 EIT基本理论14-16
• 1.2.2 超材料太赫兹EIT谐振器研究现状16-18
• 1.3 超材料太赫兹完美吸波器18-24
• 1.3.1 吸波基本理论19-22
• 1.3.2 超材料太赫兹完美吸波器的研究进展22-24
• 1.4 论文章节安排24-26
• 2 超材料太赫兹波器件的制备及测试系统26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 工艺介绍26-32
• 2.2.1 匀胶工艺26-27
• 2.2.2 激光直写27-31
• 2.2.3 磁控溅射金属镀膜及剥离31-32
• 2.3 太赫兹时域光谱系统32-33
• 2.4 小结33-34
• 3 基于互补超材料结构的太赫兹EIT谐振器研究34-42
• 3.1 引言34-35
• 3.2 单窗口EIT谐振器结构设计与仿真分析35-37
• 3.3 双窗口EIT谐振器结构设计与仿真分析37-41
• 3.3.1 双窗口EIT谐振器的结构设计37-38
• 3.3.2 双窗口EIT形成的物理机制分析38-39
• 3.3.3 性能分析与应用39-41
• 3.4 小结41-42
• 4 基于重掺杂硅的太赫兹完美吸波器研究42-54
• 4.1 引言42-43
• 4.2 理论分析43-45
• 4.3 一维(1D)条形阵列吸波器设计与仿真45-47
• 4.3.1 1D条形结构设计45-46
• 4.3.2 金属宽度W对 1D吸波器吸波性能的影响46-47
• 4.3.3 偏振方向对 1D吸波器吸波性能的影响47
• 4.4 二维(2D)十字形阵列吸波器设计与仿真47-49
• 4.4.1 2D十字形结构设计47-48
• 4.4.2 金属长度L对 2D吸波器吸波性能的影响48-49
• 4.4.3 偏振方向对 2D吸波器吸波性能的影响49
• 4.5 完美吸波器的制备与性能测试49-52
• 4.5.1 吸波器制备49-50
• 4.5.2 实验结果分析50-52
• 4.6 小结52-54
• 5 总结与展望54-56
• 5.1 总结54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-61
• 作者简历61

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