基于電磁超材料和光子晶體的可調(diào)太赫茲波器件研究.pdf

1、近年來(lái),太赫茲科學(xué)技術(shù)作為一門前沿的新興交叉學(xué)科成為電磁學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),它在通信、醫(yī)學(xué)、公共安全等諸多領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢?太赫茲波技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用離不開太赫茲波調(diào)制器、濾波器以及開關(guān)等功能性器件的支持。因此,太赫茲波器件尤其是可調(diào)器件的缺乏,大大限制了太赫茲波技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。電磁超材料和光子晶體作為新型人工材料有望在太赫茲波器件的開發(fā)和研制中起到越來(lái)越重大的作用。本文主要針對(duì)基于電磁超材料和光子晶體的可調(diào)

2、太赫茲波器件展開研究工作,主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　1.設(shè)計(jì)了兩種可調(diào)型太赫茲波吸收器。(1)光可調(diào)太赫茲波吸收器:在頂層開口諧振環(huán)的外側(cè)兩開口處引入了光電半導(dǎo)體硅材料,通過控制泵浦激光的照射情況,該吸收器就能在兩個(gè)頻率之間實(shí)現(xiàn)可調(diào)吸收,當(dāng)沒有泵浦激光照射時(shí),吸收器中心吸收頻率點(diǎn)為0.80THz,吸收率為0.9993。當(dāng)有泵浦光照射時(shí),吸收器中心吸收頻率點(diǎn)為1.365THz,吸收率為0.9924。(2)溫控太赫茲波吸收器:引入對(duì)溫度

3、敏感的 InSb材料,通過改變溫度的大小,可以改變 InSb基體的介電常數(shù),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)吸收頻帶的連續(xù)調(diào)節(jié)。當(dāng)溫度由140K增加到200K時(shí),該吸收器的吸收峰值頻率從0.480THz增加到0.719THz,吸收頻帶向高頻方向移動(dòng)了0.239THz,且各峰值吸收頻率點(diǎn)的吸收率均超過0.98,實(shí)現(xiàn)了對(duì)入射電磁波的高效吸收。
　　2.采用點(diǎn)缺陷和線缺陷側(cè)耦合的組合方式,設(shè)計(jì)了一種基于二維正方晶格光子晶體的光控太赫茲波開關(guān)。通過控制非線性點(diǎn)

4、缺陷介質(zhì)柱的折射率大小,就可以改變?nèi)毕菽５闹C振頻率,從而獲得開關(guān)的功能。該開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率為1.033THz的太赫茲波的快速控制,消光比、插入損耗和最高響應(yīng)速率分別為12.86dB、0.61dB和3.33GHz。
　　3.在光子晶體波導(dǎo)多模干涉自映像原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了兩種雙波長(zhǎng)太赫茲波功分器。(1)定向耦合型雙波長(zhǎng)太赫茲波功分器包含兩個(gè)多模耦合區(qū),分別用于實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)不同頻率太赫茲波能量的分配。該功分器能始終保持對(duì)頻率為1.20T