基于石墨烯动态可调滤波器研究
发布时间：2023-05-05 22:19
太赫兹(Terahertz)是频率范围在0.1THz-10THz的电磁波,具有瞬时性、高透射性和宽带性等优点。近年来,在通信、成像和生物医学方面具有重大的应用前景。超材料这种具有特殊电磁特性的人工材料为太赫兹器件的实现和发展开辟了新方向,本论文围绕超材料滤波器的谐振机理和滤波特性开展研究工作,在此基础上,结合石墨烯可以实现动态调谐功能,主要研究工作如下:1、提出了一种U型金属-石墨烯超材料阻带滤波器,该滤波器在32.4THz-34.8THz频段内的阻带带宽为2.4THz,调制深度25.23dB。扩大该滤波器的结构尺寸,在太赫兹波段实现了中心频率为3.92THz,阻带带宽为0.22THz的滤波特性。在此基础上,设计了嵌套双U型金属单元结构,实现双阻带滤波器,在29.8THz-41.9THz频段内的阻带带宽分别为1.9THz和1.2THz,调制深度24.01dB。通过改变石墨烯层门电压来调谐石墨烯费米能级,可实现对阻带滤波器性能的实时动态调谐。2、提出了口字型金属结构的阻带滤波器,分别研究了单层和双层口字型谐振结构的滤波器。单层口字型阻带滤波器在37.6THz-42.7THz频段内的阻带带...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 太赫兹波概述
1.2 太赫兹波的特性及其应用
1.3 超材料滤波器的发展现状
1.4 课题研究的目的和意义
1.5 本论文的结构安排
第二章 基于石墨烯的超材料滤波器原理
2.1 石墨烯材料的基本特性
2.2 电磁超材料的基本特性及应用
2.3 超材料滤波器谐振机理
2.4 滤波器的性能指标
2.5 研究超材料滤波器的理论方法
2.6 本章总结
第三章 基于U型金属-石墨烯超材料的阻带滤波器设计
3.1 U型结构单阻带滤波器设计
3.1.1 U型结构单阻带滤波器谐振机理
3.1.2 U型结构单阻带滤波器的偏振敏感性
3.1.3 电磁波的入射角对滤波性能的影响
3.1.4 U型结构滤波器动态可调特性
3.2 U型结构单阻带滤波器结构参数优化
3.2.1 长轴臂长L对滤波性能的影响
3.2.2 长轴臂宽W对滤波性能的影响
3.2.3 短轴臂长Ls对滤波性能的影响
3.2.4 短轴臂宽Ws对滤波性能的影响
3.2.5 基底BaF2 的厚度对滤波性能的影响
3.3 U型结构在THz频段的应用
3.4 嵌套双U型结构双阻带滤波器设计
3.4.1 嵌套双U型结构双阻带滤波器谐振机理
3.4.2 电磁波的入射角对滤波性能的影响
3.4.3 嵌套双U型结构滤波器动态可调特性
3.5 嵌套双U型结构双阻带滤波器结构参数优化
3.5.1 外部U型结构臂长Ldo对滤波性能的影响
3.5.2 内部U型结构臂长Lup对滤波性能的影响
3.5.3 内外部U型结构间距D对滤波性能的影响
3.6 本章小结
第四章 基于口字型金属-石墨烯超材料的宽阻带滤波器设计
4.1 单层口字型结构滤波器设计
4.1.1 单层口字型结构滤波器谐振机理
4.1.2 单层口字型结构的偏振敏感性
4.1.3 单层口字型结构滤波器动态调谐特性
4.2 单层口字型结构滤波器结构参数优化
4.2.1 单层口字型结构臂长L对滤波性能的影响
4.2.2 单层口字型结构臂宽W对滤波性能的影响
4.3 双层口字型结构滤波器设计及谐振机理
4.3.1 上下层结构衔接型的滤波性能研究
4.3.2 上下层尺寸一致的滤波性能分析
4.3.3 介质绝缘层厚度对滤波器性能的影响
4.3.4 双层口字型结构滤波器动态可调特性
4.4 双层口字型结构滤波器结构参数优化
4.4.1 双层口字型结构臂长L对滤波性能的影响
4.4.2 双层口字型结构臂宽W对滤波性能的影响
4.5 口字型结构在THz频段的应用
4.6 本章小结
第五章 基于VO2的开关滤波器设计
5.1 VO2 的相变及其应用
5.2 基于VO2 田字型结构开关滤波器设计
5.2.1 开关滤波器常温状态下的谐振机理
5.2.2 开关滤波器高温状态下的谐振机理
5.2.3 连通型的田字形结构设计
5.3 基于VO2 田字型结构开关滤波器结构参数优化
5.3.1 开关滤波器臂长L对滤波器性能的影响
5.3.2 开关滤波器臂宽W对滤波性能的影响
5.4 基于VO2 的开关滤波器THz频段的应用
5.5 本章小结
第六章 论文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3808470
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 太赫兹波概述
1.2 太赫兹波的特性及其应用
1.3 超材料滤波器的发展现状
1.4 课题研究的目的和意义
1.5 本论文的结构安排
第二章 基于石墨烯的超材料滤波器原理
2.1 石墨烯材料的基本特性
2.2 电磁超材料的基本特性及应用
2.3 超材料滤波器谐振机理
2.4 滤波器的性能指标
2.5 研究超材料滤波器的理论方法
2.6 本章总结
第三章 基于U型金属-石墨烯超材料的阻带滤波器设计
3.1 U型结构单阻带滤波器设计
3.1.1 U型结构单阻带滤波器谐振机理
3.1.2 U型结构单阻带滤波器的偏振敏感性
3.1.3 电磁波的入射角对滤波性能的影响
3.1.4 U型结构滤波器动态可调特性
3.2 U型结构单阻带滤波器结构参数优化
3.2.1 长轴臂长L对滤波性能的影响
3.2.2 长轴臂宽W对滤波性能的影响
3.2.3 短轴臂长Ls对滤波性能的影响
3.2.4 短轴臂宽Ws对滤波性能的影响
3.2.5 基底BaF2 的厚度对滤波性能的影响
3.3 U型结构在THz频段的应用
3.4 嵌套双U型结构双阻带滤波器设计
3.4.1 嵌套双U型结构双阻带滤波器谐振机理
3.4.2 电磁波的入射角对滤波性能的影响
3.4.3 嵌套双U型结构滤波器动态可调特性
3.5 嵌套双U型结构双阻带滤波器结构参数优化
3.5.1 外部U型结构臂长Ldo对滤波性能的影响
3.5.2 内部U型结构臂长Lup对滤波性能的影响
3.5.3 内外部U型结构间距D对滤波性能的影响
3.6 本章小结
第四章 基于口字型金属-石墨烯超材料的宽阻带滤波器设计
4.1 单层口字型结构滤波器设计
4.1.1 单层口字型结构滤波器谐振机理
4.1.2 单层口字型结构的偏振敏感性
4.1.3 单层口字型结构滤波器动态调谐特性
4.2 单层口字型结构滤波器结构参数优化
4.2.1 单层口字型结构臂长L对滤波性能的影响
4.2.2 单层口字型结构臂宽W对滤波性能的影响
4.3 双层口字型结构滤波器设计及谐振机理
4.3.1 上下层结构衔接型的滤波性能研究
4.3.2 上下层尺寸一致的滤波性能分析
4.3.3 介质绝缘层厚度对滤波器性能的影响
4.3.4 双层口字型结构滤波器动态可调特性
4.4 双层口字型结构滤波器结构参数优化
4.4.1 双层口字型结构臂长L对滤波性能的影响
4.4.2 双层口字型结构臂宽W对滤波性能的影响
4.5 口字型结构在THz频段的应用
4.6 本章小结
第五章 基于VO2的开关滤波器设计
5.1 VO2 的相变及其应用
5.2 基于VO2 田字型结构开关滤波器设计
5.2.1 开关滤波器常温状态下的谐振机理
5.2.2 开关滤波器高温状态下的谐振机理
5.2.3 连通型的田字形结构设计
5.3 基于VO2 田字型结构开关滤波器结构参数优化
5.3.1 开关滤波器臂长L对滤波器性能的影响
5.3.2 开关滤波器臂宽W对滤波性能的影响
5.4 基于VO2 的开关滤波器THz频段的应用
5.5 本章小结
第六章 论文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3808470
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3808470.html
