片上集成太赫兹电控高速调制器研究

发布时间：2023-06-03 16:30

　　太赫兹(0.1-10 THz)电磁辐射兼具电子学与光子学特色,在通信与信息工程、生物医学、天文学、无损检测等众多领域显示出重要的科学价值以及广阔的应用前景。太赫兹功能器件是太赫兹系统中的关键组成部分,太赫兹功能器件完善与发展对于推动太赫兹技术的应用至关重要。在众多太赫兹功能器件中,太赫兹调制器一直以来都是重要研究热点。尤其是近年来随着信息数据量呈现爆炸式增长,太赫兹通信技术凭借其丰富的频谱资源以及高通信速率特点在无线通信领域表现出明显优势,太赫兹调制器作为系统中的关键部件因而备受关注。然而,现阶段太赫兹调制器件面临调制速率低且结构复杂、难以集成的技术难点。为此,在本文中重点围绕结构紧凑、低复杂度的片上集成高速太赫兹调制器展开研究。提出了几种不同结构类型的传输线型片上太赫兹调制器,在理论分析基础上,完成了模拟研究以及实验测试验证。论文的研究工作对于推动太赫兹调制器的发展与应用具有重要的作用,本论文的主要内容和创新点如下:1、针对太赫兹系统小型化的发展需求,将超薄双侧金属光栅与二氧化钒(VO2)相变材料相结合,提出了基于可调仿表面等离子体激元(SSPPs)的片上太赫兹波幅度调控方案。利用V...

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
        1.1.1 太赫兹波技术及应用简介
        1.1.2 太赫兹波动态功能器件简介
    1.2 国内外太赫兹调制器研究现状与发展趋势
        1.2.1 准光型太赫兹调制器
        1.2.2 波导型太赫兹调制器
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 基于片上可调仿表面等离子激元的THZ波幅度调控研究
    2.1 仿表面等离子体激元电磁特性研究
    2.2 基于光栅结构重构的动态SSPPs幅度调控研究
        2.2.1 动态SSPPs调控机理及结构研究
        2.2.2 器件的制备及测试方案
        2.2.3 测试结果分析
    2.3 基于占空比重构的动态SSPPs幅度调控研究
        2.3.1 动态SSPPs调控机理及结构研究
        2.3.2 实验测试及结果分析
    2.4 本章小结
第三章 微带线型与微结构复合的片上THZ波幅度调制研究
    3.1 微结构嵌套HEMT的微带线型片上调制器工作机理研究
        3.1.1 AlGaN/GaN异质结HEMT简介
        3.1.2 微结构谐振特性对微带传输线太赫兹波传输特性的操控
    3.2 基于微结构嵌套HEMT的微带型0.34 THz幅度调制器研究
        3.2.1 调制单元电磁特性研究
        3.2.2 传输耦合结构特性研究
        3.2.3 器件整体性能研究
    3.3 器件制备与性能表征
        3.3.1 调制芯片制备流程以及掩膜版设计
        3.3.2 腔体模型加工及组装
        3.3.3 实验测试系统搭建及结果分析
    3.4 本章小结
第四章 鳍线加载谐振微结构的片上太赫兹波传输特性研究
    4.1 太赫兹鳍线传输特性研究
    4.2 鳍线加载谐振微结构的电磁特性研究与分析
        4.2.1 鳍线加载互补开口谐振环的电磁特性研究
        4.2.2 鳍线加载开口谐振环的电磁特性研究
    4.3 基于反射相消的片上太赫兹波吸收特性研究与分析
    4.4 宽带片上太赫兹波吸收特性研究
    4.5 器件制备与实验测试
        4.5.1 器件制备
        4.5.2 矢网测试以及结果分析
    4.6 本章小结
第五章 鳍线加载二极管动态微结构的片上太赫兹调制器研究
    5.1 鳍线背面加载动态微结构的太赫兹波幅度调制器研究
        5.1.1 太赫兹低损耗鳍线传输线优化设计
        5.1.2 调制单元谐振特性研究与分析
        5.1.3 整体结构电磁特性研究
    5.2 芯片的制备以及腔体器件组装
    5.3 实验测试与结果分析
        5.3.1 静态测试结果
        5.3.2 动态测试
        5.3.3 眼图测试
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3829650