非对称布局下开口谐振环的太赫兹频谱响应特性

发布时间：2021-01-30 01:11

　　超材料,一种物理特性可以任意设计的人工电磁材料,由于其共振模式具有可设计性、可调控性以及其他所表现出奇特的物理性质,已成为光学以及材料领域研究热点之一。随着在太赫兹领域中不断深入的研究,超材料结构设计在太赫兹应用技术中有着至关重要的地位,因此关于太赫兹耦合模式以及高效的慢光的超材料结构设计是太赫兹技术应用领域中的重点研究课题。基于此研究需要,我们进行了非对称布局下开口谐振环的太赫兹频谱响应特性的研究。我们采用模拟与实验相结合的技术路线,研究了局部对称破缺超材料在太赫兹波段的电磁响应特性。此外,我们分析研究了超材料与之对应的太赫兹谐振的物理机制并基于等离子诱导透明进行了慢光调控的研究。本论文介绍了以下研究内容,可主要分为两大部分:第一部分,局部对称破缺超材料激发太赫兹暗模式的研究。首先,我们研究了互补型双重单开口谐振方形环的太赫兹电磁响应特性。保持其中一个谐振环结构不变,引入局部对称破缺,移动另外一个谐振环金属结的位置,然后对比研究了两种类型超材料的透射频谱,我们发现了新颖的法诺效应崩塌的现象。当保持外部谐振环结构不变,移动内部谐振环的金属结时,超材料谐振模式没有发生变化。有意思的是,当... 

【文章来源】：上海师范大学上海市

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

太赫兹波在电磁波频谱上的位置

第二章研究方法上海师范大学硕士学位论文82.2制备工艺本论文中超材料的尺寸为微米量级，我们通过L-edit软件来设计超材料的掩膜版，我们使用传统的半导体微加工工艺制备所设计的超材料样品。本论文关于超材料隐藏模式的激发的实验部分中，超材料使用的衬底为SI-GaAs，厚度为625μm；而在PIT效应以及慢光现象调控的实验部分，我们使用厚度为25μm的Polyimide（聚酰亚胺）柔性材料为超材料衬底。超材料的制备主要分为两部分：1：超材料衬底图形化；2：衬底金属化。超材料衬底图形化采用的是正胶光刻工艺。图2-2为光刻工艺流程图。图2-2光刻工艺流程示意图。1.超材料衬底图形化：(1)准备：首先是对超材料衬底的准备工作，具体步骤为清洗、吹干以及前烘。(2)甩胶：在准备好超材料衬底上涂上光刻胶后使甩胶机工作，从而使光刻胶均匀；(3)中烘：为了将光刻胶的溶剂蒸发掉，将样品烘烤30s，温度设定为110Co；(4)曝光：为了涂好的光刻胶上形成所设计的超材料结构，通过紫外光

上海师范大学硕士学位论文第二章研究方法9刻机将光刻胶曝光，使光刻胶形成所设计的图形结构；(5)显影：将曝光完成后的超材料样品进行显影，曝光的光刻胶部分被溶掉，接着用去离子水冲洗，最后用氮气吹干，从而使超材料衬底的图形固化。2.超材料衬底金属化：超材料衬底金属化包括热蒸发金属以及剥离两个操作步骤，我们采用传统的热蒸发工艺在超材料衬底（SI-GaAs以及Polyimide）表面镀上金属，超材料所用金属为Au，溶掉光刻胶的衬底部分上被直接镀上金属，而没有溶掉光刻胶的衬底部分在所对应的光刻胶区域上镀上金属。接下来对超材料样品进行剥离，将样品放入丙酮溶液中，直至溶解超材料衬底上所有光刻胶。2.3性能表征我们通过太赫兹时域光谱仪(THz-TDS)来进行超材料样品的性能表征，图2-2为太赫兹光谱仪的结构装置原理图。图2-2太赫兹时域光谱仪结构装置示意图THz时域光谱仪产生的THz信号为脉冲辐射，在测量物质的THz特征光谱以及物质分子识别以及检测方面具有独特的优势。钛宝石激光器(MaiTai,SpectraPhysics)被选用为太赫兹时域光谱仪系统的泵浦光源，THz-TDS激光脉冲宽度为100fs，对应的中心波长为800nm，重复率设置为80MHz。低温条件下砷化镓光电导天线被选用为光谱仪的发射和接收天线。本论文实验实验部分THz-TDS所发射的THz信号如图2-3所示，(a)和(b)分别对应光谱仪THz波的时域以及傅里叶转换的频域信号。所发射的太赫兹脉冲信号在5ps时强度最大，频谱响应的频率范围为0.3-2.5THz。为了避免THz脉冲信号被水蒸气吸收的影响，本论文中所有对超材料样品的测试均在干燥的氮气环境下进行。

【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲.  中国基础科学. 2006(01)



本文编号：3007946