基于二氧化钒超表面的动态太赫兹波束调控阵列研究

发布时间：2021-10-12 14:52

　　太赫兹波在电磁波谱中位于微波和红外之间,这样特殊的频率范围使其具有一些独特的性质,这些性质使其在无损检测及传感、高速无线通信等方面收到越来越多的关注。而要更好地将太赫兹波技术应用到这些方面,需要更多成熟的太赫兹调控器件。但绝大多数的天然材料对太赫兹波没有响应,人工超材料和超表面的出现为这一问题的解决提供了新的途径。二氧化钒（VO2）是一种在外界激励作用下可以实现电导率发生2-5个数量级变化的相变材料,它可以在金属态和绝缘态之间发生可逆状态转换,通过将VO₂等可调谐的材料引入到超表面的结构中,则可以进一步实现对太赫兹波束的动态调控,并且其插入损耗更小。因此本文利用VO₂薄膜设计了动态太赫兹波束调控器件来解决以上问题。首先本论文利用CST电磁仿真软件在电磁编码超表面原理的基础上设计、优化和制备了两种基于VO₂编码超表面的动态太赫兹波调控器件。这两种超表面调控器件可以对太赫兹波束进行数量和方向上的动态调控。为了对其调控性能进行表征,使用THz时域光谱系统（THz-TDS）对制备好的两种器件进行反射率/透射率的测试,并搭设了一套... 

【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】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

太赫兹波在电磁波谱中所处位置

1996年，Pendry教授提出了一种新的结构，该结构将金属线按照一定规律周期排列，使得材料的介电常数为负[9,10]。之后在1999年，Pendry进一步提出了开口谐振环（SplitRingResonator，SRR）结构[11]，通过对两个内外嵌套的开口谐振环的周期排列，在其工作频率上，材料对外表现出负磁导率特性。电磁超材料（metamaterial）这一概念最早由RodgerM.Walser于1999年提出[12]。2001年，在前人研究的理论基础上，D.R.Smith等人将开口谐振环和金属线结构相结合，通过设计将其工作频段调整到一起，从而制作出了第一个人工电磁超材料，如图1-2所示。这是首次在实验中观察到人工超材料的负折射率特性[13,14]。随着对超材料研究的进一步深入，一系列具有反常物理特性的新型功能器件被制备出来[15-19]，如隐形斗篷[20]、电磁波集中器[21]、幻觉光学器件[22]、新型透镜[23]等。在众多的超材料器件中，最著名的就是Pendry等人提出的“隐身衣”[24]。通过将电磁波按照预想的方向传播，使其偏移到无法检测到的区域，从而实现隐身的效果。“隐身衣”的结构如图1-3所示，它由周期排列的开口谐振环构成，这些谐振环通过使入射其上的电磁波传输方向发生偏移，从而使得被“隐身衣”包裹的物体避免被探测到。在2009年，我国东南大学的崔铁军教授与Smith等人合作，采用新的“工”字形单元结构，提出了一种“隐身地毯”[25]，如图1-4所示，实现了宽带的二维隐身，在“隐身”方面实现了新的突破。图1-2最早的人工超材料样品

隐身衣[24]

【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁编码超材料的理论与应用[J]. 张磊,刘硕,崔铁军.  中国光学. 2017(01)
[2]圆极化波反射聚焦超表面[J]. 李勇峰,张介秋,屈绍波,王甲富,吴翔,徐卓,张安学.  物理学报. 2015(12)



本文编号：3432789