基于超材料的太赫兹微测辐射热计和滤波器的设计与制备
发布时间：2020-12-16 12:53
太赫兹波（THz）的波长介于红外和微波波段之间,具有高宽带、高穿透性、瞬态性等独特性质。随着太赫兹技术的发展,太赫兹探测在成像、爆炸物的检测和识别、通信等领域的应用备受关注。然而,由于太赫兹波的光子能量低,太赫兹探测器依然面临着低吸收和高环境噪声等问题。而传统器件结构及材料的太赫兹响应均较弱,难于满足太赫兹探测器的要求。为此,本论文针对影响非制冷太赫兹探测器发展的太赫兹吸收及太赫兹滤波两个关键问题,以结构设计与仿真、器件制备与测试为主要内容,研究了基于超材料的太赫兹微测辐射热计和滤波器。本论文主要的研究内容如下:通过分析不同结构参数下电耦合开口环谐振器（eSRRs）在太赫兹波段的响应特性,研究了介质层对eSRRs的调控机制。结果发现,eSRRs作为一种超材料吸波器在太赫兹波段有两种低阶共振吸收模式:LC共振吸收和1阶偶极子共振吸收。值得注意的是,改变介质层厚度,这两种共振吸收模式会表现出相反的变化趋势。在厚介质层结构中,LC共振吸收起主导作用。当增加介质层厚度时,LC共振吸收增强而1阶偶极子共振吸收减弱。不同的是,在薄介质层结构中,1阶偶极子共振吸收起主导作用。当减小介质层厚度时,1阶...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 课题背景和研究意义
1.2.1 太赫兹技术的背景
1.2.2 太赫兹探测技术的发展
1.2.2.1 太赫兹探测器的分类
1.2.2.2 红外微测辐射热计
1.3 太赫兹微测辐射热计的发展现状
1.3.1 常见太赫兹吸波材料
1.3.2 太赫兹超材料吸波器
1.4 太赫兹超材料滤波器的发展现状
1.5 本论文的选题和研究内容
第二章 太赫兹超材料的理论基础和研究方法
2.1 引言
2.2 电磁波在超材料中的传播特性
2.2.1 超材料吸波器的原理
2.2.2 超材料滤波器的原理
2.3 超材料的基本结构
2.3.1 实现负介电常数结构
2.3.2 实现负磁导率结构
2.4 超材料的数值计算方法
2.4.1 时域有限差分法（FDTD）
2.4.2 有限元法（FEM）
2.4.3 软件辅助电磁仿真方法
2.4.4 反演法
2.5 制备和测试方法
2.5.1 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
2.5.2 电子束蒸发
2.5.3 光刻
2.5.4 刻蚀
2.5.5 扫描电子显微镜（SEM）
2.5.6 傅里叶转换红外线光谱分析仪（FTIR）
2.5.7 太赫兹时域光谱仪（THz-TDS）
2.6 本章小结
第三章 eSRRs太赫兹超材料吸波器的调控机制分析
3.1 引言
3.2 eSRRs超材料吸波器的仿真研究
3.2.1 eSRRs吸波器在太赫兹波段的响应特性
3.2.2 共振机制分析
3.3 表层金属图形对eSRRs吸波器的调控作用
3.4 介质层对eSRRs吸波器的调控作用
3.4.1 介质层厚度对响应特性的影响
3.4.2 介质层介电常数对响应特性的影响
3.4.2.1 频率方程
3.4.2.2 损耗角正切值对响应特性的影响
3.5 本章小结
第四章 基于矩形超材料吸波器的太赫兹微测辐射热计
4.1 引言
4.2 微测辐射热计微桥结构的性能指标
4.2.1 光学性能
4.2.2 热学性能
4.2.3 力学性能
4.3 基于矩形超材料吸波器的太赫兹微桥的设计与仿真研究
4.3.1 太赫兹微桥的设计
4.3.2 太赫兹微桥模型
4.3.3 太赫兹微桥的光学仿真
4.3.4 太赫兹微桥的热学仿真
4.3.5 太赫兹微桥的力学仿真
4.4 太赫兹微测辐射热计微桥结构的制备与测试
4.4.1 制备工艺
4.4.2 测试结果
4.5 本章小结
第五章 镂空渔网状太赫兹超材料滤波器
5.1 引言
5.2 单层镂空渔网状超材料滤波器的制备与测试
5.2.1 制备工艺
5.2.2 测试结果
5.3 单层镂空渔网状超材料滤波器的仿真研究
5.3.1 单层渔网状超材料滤波器的磁共振研究
5.3.2 单层渔网状超材料滤波器的电共振研究
5.4 多层渔网状超材料滤波器在太赫兹波段的响应特性
5.5 本章小结
2全介质超材料的可调Fabry-Perot滤波器">第六章 基于TiO2全介质超材料的可调Fabry-Perot滤波器
6.1 引言
2全介质超材料在太赫兹波段的响应特性"> 6.2 TiO2全介质超材料在太赫兹波段的响应特性
2柱体高度对响应特性的影响"> 6.2.1 TiO2柱体高度对响应特性的影响
2柱体直径对响应特性的影响"> 6.2.2 TiO2柱体直径对响应特性的影响
2全介质超材料的Fabry-Perot滤波器的设计与仿真研究"> 6.3 基于TiO2全介质超材料的Fabry-Perot滤波器的设计与仿真研究
6.3.1 Fabry-Perot滤波器的设计
6.3.2 Fabry-Perot滤波器在太赫兹波段的响应特性
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本论文的主要结论
7.2 本论文的创新点
7.3 工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]磺苄西林、舒他西林、美洛西林、替卡西林的太赫兹指纹谱[J]. 朱思原,张曼,沈京玲. 红外与激光工程. 2013(03)
[2]KOH湿法腐蚀中防金属腐蚀工艺研究[J]. 刘勐,刘欣,张威,郝一龙. 传感器与微系统. 2012(07)
[3]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
[4]基于压电聚合物薄膜可调谐Fabry-Perot滤波器的研究[J]. 周可余,叶辉,甄红宇,尹伊,沈伟东. 物理学报. 2010(01)
[5]碳家族一些成员在太赫兹波段的特性[J]. 吉特,葛敏,王文锋,张增艳,余笑寒,徐洪杰. 核技术. 2006(08)
[6]可调谐Fabry-Perot滤波器的研究与发展趋势[J]. 宋明,谢芳,冯其波. 光子技术. 2005(04)
[7]薄膜材料复介电常数与复磁导率测试研究[J]. 张秀成,聂彦,何华辉,江建军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2004(04)
博士论文
[1]电磁超材料非线性特性理论研究[D]. 武立华.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]水的太赫兹谱测量[D]. 李国华.国防科学技术大学 2010
本文编号：2920190
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 课题背景和研究意义
1.2.1 太赫兹技术的背景
1.2.2 太赫兹探测技术的发展
1.2.2.1 太赫兹探测器的分类
1.2.2.2 红外微测辐射热计
1.3 太赫兹微测辐射热计的发展现状
1.3.1 常见太赫兹吸波材料
1.3.2 太赫兹超材料吸波器
1.4 太赫兹超材料滤波器的发展现状
1.5 本论文的选题和研究内容
第二章 太赫兹超材料的理论基础和研究方法
2.1 引言
2.2 电磁波在超材料中的传播特性
2.2.1 超材料吸波器的原理
2.2.2 超材料滤波器的原理
2.3 超材料的基本结构
2.3.1 实现负介电常数结构
2.3.2 实现负磁导率结构
2.4 超材料的数值计算方法
2.4.1 时域有限差分法（FDTD）
2.4.2 有限元法（FEM）
2.4.3 软件辅助电磁仿真方法
2.4.4 反演法
2.5 制备和测试方法
2.5.1 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
2.5.2 电子束蒸发
2.5.3 光刻
2.5.4 刻蚀
2.5.5 扫描电子显微镜（SEM）
2.5.6 傅里叶转换红外线光谱分析仪（FTIR）
2.5.7 太赫兹时域光谱仪（THz-TDS）
2.6 本章小结
第三章 eSRRs太赫兹超材料吸波器的调控机制分析
3.1 引言
3.2 eSRRs超材料吸波器的仿真研究
3.2.1 eSRRs吸波器在太赫兹波段的响应特性
3.2.2 共振机制分析
3.3 表层金属图形对eSRRs吸波器的调控作用
3.4 介质层对eSRRs吸波器的调控作用
3.4.1 介质层厚度对响应特性的影响
3.4.2 介质层介电常数对响应特性的影响
3.4.2.1 频率方程
3.4.2.2 损耗角正切值对响应特性的影响
3.5 本章小结
第四章 基于矩形超材料吸波器的太赫兹微测辐射热计
4.1 引言
4.2 微测辐射热计微桥结构的性能指标
4.2.1 光学性能
4.2.2 热学性能
4.2.3 力学性能
4.3 基于矩形超材料吸波器的太赫兹微桥的设计与仿真研究
4.3.1 太赫兹微桥的设计
4.3.2 太赫兹微桥模型
4.3.3 太赫兹微桥的光学仿真
4.3.4 太赫兹微桥的热学仿真
4.3.5 太赫兹微桥的力学仿真
4.4 太赫兹微测辐射热计微桥结构的制备与测试
4.4.1 制备工艺
4.4.2 测试结果
4.5 本章小结
第五章 镂空渔网状太赫兹超材料滤波器
5.1 引言
5.2 单层镂空渔网状超材料滤波器的制备与测试
5.2.1 制备工艺
5.2.2 测试结果
5.3 单层镂空渔网状超材料滤波器的仿真研究
5.3.1 单层渔网状超材料滤波器的磁共振研究
5.3.2 单层渔网状超材料滤波器的电共振研究
5.4 多层渔网状超材料滤波器在太赫兹波段的响应特性
5.5 本章小结
2全介质超材料的可调Fabry-Perot滤波器">第六章 基于TiO2全介质超材料的可调Fabry-Perot滤波器
6.1 引言
2全介质超材料在太赫兹波段的响应特性"> 6.2 TiO2全介质超材料在太赫兹波段的响应特性
2柱体高度对响应特性的影响"> 6.2.1 TiO2柱体高度对响应特性的影响
2柱体直径对响应特性的影响"> 6.2.2 TiO2柱体直径对响应特性的影响
2全介质超材料的Fabry-Perot滤波器的设计与仿真研究"> 6.3 基于TiO2全介质超材料的Fabry-Perot滤波器的设计与仿真研究
6.3.1 Fabry-Perot滤波器的设计
6.3.2 Fabry-Perot滤波器在太赫兹波段的响应特性
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本论文的主要结论
7.2 本论文的创新点
7.3 工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]磺苄西林、舒他西林、美洛西林、替卡西林的太赫兹指纹谱[J]. 朱思原,张曼,沈京玲. 红外与激光工程. 2013(03)
[2]KOH湿法腐蚀中防金属腐蚀工艺研究[J]. 刘勐,刘欣,张威,郝一龙. 传感器与微系统. 2012(07)
[3]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
[4]基于压电聚合物薄膜可调谐Fabry-Perot滤波器的研究[J]. 周可余,叶辉,甄红宇,尹伊,沈伟东. 物理学报. 2010(01)
[5]碳家族一些成员在太赫兹波段的特性[J]. 吉特,葛敏,王文锋,张增艳,余笑寒,徐洪杰. 核技术. 2006(08)
[6]可调谐Fabry-Perot滤波器的研究与发展趋势[J]. 宋明,谢芳,冯其波. 光子技术. 2005(04)
[7]薄膜材料复介电常数与复磁导率测试研究[J]. 张秀成,聂彦,何华辉,江建军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2004(04)
博士论文
[1]电磁超材料非线性特性理论研究[D]. 武立华.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]水的太赫兹谱测量[D]. 李国华.国防科学技术大学 2010
本文编号：2920190
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2920190.html
