基于石墨烯超材料的太赫兹功能器件研究
发布时间：2021-10-28 22:24
太赫兹波是6G通讯、新一代医学成像等领域的核心技术,但大多数自然材料对太赫兹波响应非常弱,严重阻碍了其检测与应用,因此设计各类功能太赫兹超材料器件将成为太赫兹技术发展的重要环节。随着太赫兹应用领域发展逐步多元化,具有调谐功能的太赫兹超材料器件受到人们广泛关注。然而各类调谐方法都存在制造工艺复杂、调谐效果不佳等缺点,严重制约了可调谐太赫兹超材料器件的实际应用。为解决这一问题,本论文采用静电掺杂石墨烯的调谐手段,设计三种不同功能的可调谐太赫兹超材料器件。本论文主要研究内容如下:1.构建一种基于石墨烯太赫兹超材料的可调谐吸收器,该器件的单元结构由两个石墨烯圆盘组成,采用静电掺杂石墨烯的方法实现该器件的吸收光谱在单频、双频、宽频之间自由调谐;在此基础上,构建了等效电路模型分析超材料吸收原理和石墨烯的调谐机理,并通过计算等效阻抗的方法从理论上验证其调谐的合理性。2.设计一种基于石墨烯太赫兹超材料的可调谐电磁诱导透明器件,其单元结构由双金属条、开口谐振环和集成在开口环下方的石墨烯构成,其中双金属条的电磁响应作为明模式,而开口谐振环的电磁响应作为亚暗模式,通过两种谐振耦合可实现完美的电磁诱导透明（E...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹波谱
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文3图1-2基于砷化镓的太赫兹超材料吸收器[9](a)太赫兹超材料的单元结构示意图;(b)不同太赫兹强度下吸收器的吸收光谱Fig.1-2TerahertzmetamaterialabsorberbaseonGaAs[9](a)Cellstructurediagramofterahertzmetamaterials;(b)Absorptionspectraofabsorbersatdifferentterahertzintensities2018年，佛罗里达国际大学的BurakGerislioglu团队提出了一种可调谐的等离子环偶极子太赫兹调制器[10]，该器件单元结构由两个轴对称的D型开口谐振环组成，如图1-3(a)所示。通过控制入射太赫兹的强度，在频域谱和时域谱均可实现环偶极子谐振的调谐，图1-3(b)所示。图1-3可调谐等离子环偶太赫兹调制器[10](a)太赫兹调制器的结构示意图;(b)不同太赫兹强度下太赫兹调制器的传输谱线Fig.1-3Tunableplasmonictoroidaldipoleterahertzmetamodulator[10](a)Schematicdiagramoftheterahertzmetamodulator;(b)Spectralcurvesofterahertzmetamodulatorunderdifferentterahertzintensities
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文3图1-2基于砷化镓的太赫兹超材料吸收器[9](a)太赫兹超材料的单元结构示意图;(b)不同太赫兹强度下吸收器的吸收光谱Fig.1-2TerahertzmetamaterialabsorberbaseonGaAs[9](a)Cellstructurediagramofterahertzmetamaterials;(b)Absorptionspectraofabsorbersatdifferentterahertzintensities2018年，佛罗里达国际大学的BurakGerislioglu团队提出了一种可调谐的等离子环偶极子太赫兹调制器[10]，该器件单元结构由两个轴对称的D型开口谐振环组成，如图1-3(a)所示。通过控制入射太赫兹的强度，在频域谱和时域谱均可实现环偶极子谐振的调谐，图1-3(b)所示。图1-3可调谐等离子环偶太赫兹调制器[10](a)太赫兹调制器的结构示意图;(b)不同太赫兹强度下太赫兹调制器的传输谱线Fig.1-3Tunableplasmonictoroidaldipoleterahertzmetamodulator[10](a)Schematicdiagramoftheterahertzmetamodulator;(b)Spectralcurvesofterahertzmetamodulatorunderdifferentterahertzintensities
【参考文献】：
期刊论文
[1]220 GHz太赫兹全双工高速通信系统[J]. 牛中乾,张波,周震,樊勇,宋轲欣,蒯震华. 无线电通信技术. 2019(06)
[2]6G移动通信网络:愿景、挑战与关键技术[J]. 赵亚军,郁光辉,徐汉青. 中国科学:信息科学. 2019(08)
[3]太赫兹技术应用进展[J]. 武帅,屈浩,涂昊,冯辉. 电子技术应用. 2019(07)
[4]超材料的研究进展与应用[J]. 张文毓. 装备机械. 2018(02)
[5]Nonlinear terahertz metamaterial perfect absorbers using GaAs[Invited][J]. Xiaoguang Zhao,Jingdi Zhang,Kebin Fan,Guangwu Duan,Grace D.Metcalfe,Michael Wraback,Xin Zhang,Richard D.Averitt. Photonics Research. 2016(03)
[6]太赫兹科学技术研究的新进展[J]. 赵国忠. 国外电子测量技术. 2014(02)
[7]石墨烯研究进展[J]. 徐秀娟,秦金贵,李振. 化学进展. 2009(12)
[8]太赫兹通信技术的研究与展望[J]. 姚建铨,迟楠,杨鹏飞,崔海霞,汪静丽,李九生,徐德刚,丁欣. 中国激光. 2009(09)
[9]控制光速的有效方法——电磁诱导透明的原理和应用[J]. 孙江,黄蕊. 物理通报. 2007(06)
[10]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
博士论文
[1]超材料结构设计与太赫兹波调控[D]. 徐尉宗.南京大学 2017
[2]环形偶极子超介质的实现与特性研究[D]. 郭林燕.华中师范大学 2016
[3]太赫兹超材料吸收器的机理及应用研究[D]. 王本新.湖南大学 2015
硕士论文
[1]基于超材料的可调谐太赫兹波吸收器的研究[D]. 李宗哲.华中科技大学 2016
[2]环偶极子调控电磁能量机理研究[D]. 高巨.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3463424
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹波谱
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文3图1-2基于砷化镓的太赫兹超材料吸收器[9](a)太赫兹超材料的单元结构示意图;(b)不同太赫兹强度下吸收器的吸收光谱Fig.1-2TerahertzmetamaterialabsorberbaseonGaAs[9](a)Cellstructurediagramofterahertzmetamaterials;(b)Absorptionspectraofabsorbersatdifferentterahertzintensities2018年，佛罗里达国际大学的BurakGerislioglu团队提出了一种可调谐的等离子环偶极子太赫兹调制器[10]，该器件单元结构由两个轴对称的D型开口谐振环组成，如图1-3(a)所示。通过控制入射太赫兹的强度，在频域谱和时域谱均可实现环偶极子谐振的调谐，图1-3(b)所示。图1-3可调谐等离子环偶太赫兹调制器[10](a)太赫兹调制器的结构示意图;(b)不同太赫兹强度下太赫兹调制器的传输谱线Fig.1-3Tunableplasmonictoroidaldipoleterahertzmetamodulator[10](a)Schematicdiagramoftheterahertzmetamodulator;(b)Spectralcurvesofterahertzmetamodulatorunderdifferentterahertzintensities
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文3图1-2基于砷化镓的太赫兹超材料吸收器[9](a)太赫兹超材料的单元结构示意图;(b)不同太赫兹强度下吸收器的吸收光谱Fig.1-2TerahertzmetamaterialabsorberbaseonGaAs[9](a)Cellstructurediagramofterahertzmetamaterials;(b)Absorptionspectraofabsorbersatdifferentterahertzintensities2018年，佛罗里达国际大学的BurakGerislioglu团队提出了一种可调谐的等离子环偶极子太赫兹调制器[10]，该器件单元结构由两个轴对称的D型开口谐振环组成，如图1-3(a)所示。通过控制入射太赫兹的强度，在频域谱和时域谱均可实现环偶极子谐振的调谐，图1-3(b)所示。图1-3可调谐等离子环偶太赫兹调制器[10](a)太赫兹调制器的结构示意图;(b)不同太赫兹强度下太赫兹调制器的传输谱线Fig.1-3Tunableplasmonictoroidaldipoleterahertzmetamodulator[10](a)Schematicdiagramoftheterahertzmetamodulator;(b)Spectralcurvesofterahertzmetamodulatorunderdifferentterahertzintensities
【参考文献】：
期刊论文
[1]220 GHz太赫兹全双工高速通信系统[J]. 牛中乾,张波,周震,樊勇,宋轲欣,蒯震华. 无线电通信技术. 2019(06)
[2]6G移动通信网络:愿景、挑战与关键技术[J]. 赵亚军,郁光辉,徐汉青. 中国科学:信息科学. 2019(08)
[3]太赫兹技术应用进展[J]. 武帅,屈浩,涂昊,冯辉. 电子技术应用. 2019(07)
[4]超材料的研究进展与应用[J]. 张文毓. 装备机械. 2018(02)
[5]Nonlinear terahertz metamaterial perfect absorbers using GaAs[Invited][J]. Xiaoguang Zhao,Jingdi Zhang,Kebin Fan,Guangwu Duan,Grace D.Metcalfe,Michael Wraback,Xin Zhang,Richard D.Averitt. Photonics Research. 2016(03)
[6]太赫兹科学技术研究的新进展[J]. 赵国忠. 国外电子测量技术. 2014(02)
[7]石墨烯研究进展[J]. 徐秀娟,秦金贵,李振. 化学进展. 2009(12)
[8]太赫兹通信技术的研究与展望[J]. 姚建铨,迟楠,杨鹏飞,崔海霞,汪静丽,李九生,徐德刚,丁欣. 中国激光. 2009(09)
[9]控制光速的有效方法——电磁诱导透明的原理和应用[J]. 孙江,黄蕊. 物理通报. 2007(06)
[10]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
博士论文
[1]超材料结构设计与太赫兹波调控[D]. 徐尉宗.南京大学 2017
[2]环形偶极子超介质的实现与特性研究[D]. 郭林燕.华中师范大学 2016
[3]太赫兹超材料吸收器的机理及应用研究[D]. 王本新.湖南大学 2015
硕士论文
[1]基于超材料的可调谐太赫兹波吸收器的研究[D]. 李宗哲.华中科技大学 2016
[2]环偶极子调控电磁能量机理研究[D]. 高巨.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3463424
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