基于光、電調(diào)控的太赫茲人工電磁材料特性研究.pdf

1、人工電磁微結(jié)構(gòu)的興起為太赫茲技術(shù)走向成熟應(yīng)用提供了新的發(fā)展機(jī)遇，特別是功能與特性能夠被動(dòng)態(tài)操控的超材料設(shè)計(jì)已成為太赫茲領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。本文圍繞光、電可調(diào)控的太赫茲功能器件開(kāi)展了如下的工作，具體的內(nèi)容包括:
　　1.通過(guò)對(duì)太赫茲技術(shù)研究范疇與應(yīng)用價(jià)值的介紹總結(jié)出當(dāng)前發(fā)展所面臨的瓶頸和問(wèn)題，闡述了主動(dòng)可調(diào)控的功能器件是突破太赫茲技術(shù)限制的有效途徑，針對(duì)本課題中三個(gè)主動(dòng)功能器件的實(shí)現(xiàn)，介紹相關(guān)用于擬合和解釋微結(jié)構(gòu)電磁響應(yīng)的理論模型、樣

2、品制備和具體加工工藝流程和基于波面傾斜技術(shù)的光泵太赫茲探測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　2.光控寬帶的太赫茲等離子誘導(dǎo)透明超材料的設(shè)計(jì)與性能測(cè)試。該超材料的單元結(jié)構(gòu)是由一根中央的金屬棒和環(huán)繞其周?chē)乃膫€(gè)U形金屬環(huán)組成，多個(gè)暗模與明模增強(qiáng)的耦合作用導(dǎo)致了寬帶的PIT效應(yīng)，整個(gè)結(jié)構(gòu)被制作在光敏感的SOS襯底上，通過(guò)對(duì)硅的巧妙設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了帶寬為0.54～0.82THz透明窗口的光開(kāi)關(guān)效應(yīng)。在對(duì)樣品軟件模擬、樣品加工、實(shí)驗(yàn)測(cè)量的基礎(chǔ)上，從耦合的洛倫

3、茲諧振子模型出發(fā)得出該器件主動(dòng)調(diào)制的機(jī)制歸結(jié)于光照抑制了充當(dāng)暗模的四個(gè)U形金屬環(huán)的諧振激發(fā)。
　　3.電磁人工微結(jié)構(gòu)近場(chǎng)諧振模式的動(dòng)態(tài)耦合效應(yīng)研究。通過(guò)使用電磁仿真軟件CST模擬了由三個(gè)不等邊長(zhǎng)的同心金屬方環(huán)結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)，相鄰方環(huán)之間的電容耦合導(dǎo)致很強(qiáng)的透射峰和相反的表面電流，整個(gè)結(jié)構(gòu)制作在SOS襯底上，光敏的硅嵌入到相鄰的方環(huán)之間，模擬上通過(guò)改變硅的電導(dǎo)率和實(shí)驗(yàn)上通過(guò)改變光照的能量都實(shí)現(xiàn)了耦合諧振峰的動(dòng)態(tài)調(diào)制，增強(qiáng)光照能量能夠

4、實(shí)現(xiàn)由電容耦合向電導(dǎo)耦合的轉(zhuǎn)變，理論上從耦合的洛倫茲諧振模型出發(fā)解釋了主動(dòng)調(diào)控的機(jī)制緣于自身諧振和鄰近模式耦合激發(fā)的共同受阻。
　　4.基于超表面相位不連續(xù)的電控太赫茲分束器研究。該器件的結(jié)構(gòu)周期由8個(gè)振幅相等、相位依次相差π/4的開(kāi)口環(huán)形金屬孔構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬為0.48～0.93THz正交偏振的異常透射，不同的頻率將沿著不同的角度出射，以n型摻雜的砷化鎵層作為基底，與金屬結(jié)構(gòu)層之間形成肖特基接觸，通過(guò)施加反向偏置電壓來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)控