柔性太赫茲波超材料吸收器的研究.pdf

1、隨著太赫茲(Terahertz, THz)科學(xué)的發(fā)展，太赫茲吸收器、濾波器等能改善傳輸過程和性能的功能器件引起了人們研究的熱潮。但是由于自然界中缺少對(duì)太赫茲波響應(yīng)和探測(cè)的材料，嚴(yán)重制約了其發(fā)展，超材料（Metamaterials, MMs）的出現(xiàn)為研究和設(shè)計(jì)太赫茲器件提供了極大的便利。超材料可以通過改變單元周期結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，使它的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率在特定頻率范圍內(nèi)一個(gè)或者兩個(gè)同時(shí)為負(fù)值，從而改變它的電磁共振響應(yīng)，因此它在電磁隱身、光電探

2、測(cè)等方面都有極大的應(yīng)用前景。相比傳統(tǒng)的吸波材料，超材料吸收器存在厚度薄、質(zhì)量輕、吸收強(qiáng)、頻率可控性和設(shè)計(jì)靈活性等諸多優(yōu)點(diǎn)，在微波段、光波段特別是在太赫茲波段引起了人們的研究熱潮。
　　本文設(shè)計(jì)了不同類型的超材料吸收器并對(duì)其吸收特性進(jìn)行研究，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.在太赫茲波段設(shè)計(jì)一種光激勵(lì)可調(diào)諧超材料吸收器。在開口諧振環(huán)(split-ring resonators,SRRs)的關(guān)鍵區(qū)域開口處植入光敏半導(dǎo)體硅，通過改變

3、外部泵浦光的光照能量，改變半導(dǎo)體硅的電導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)共振頻率由0.684THz到1.414THz的藍(lán)移調(diào)諧。在此基礎(chǔ)上研究了兩個(gè)共振頻率產(chǎn)生的機(jī)理，并著重分析了單元結(jié)構(gòu)尺寸b、線寬ω、電介質(zhì)層聚酰亞胺（PI）的厚度、硅的電導(dǎo)率σ、材料PI的介電常數(shù)ε以及開口長度c等參數(shù)對(duì)此可調(diào)諧超材料吸收性能的影響。
　　2.基于十字型結(jié)構(gòu)，在太赫茲波段構(gòu)造出單頻帶、雙頻帶以及多頻帶超材料吸收器。首先，在太赫茲波段設(shè)計(jì)出基于十字型結(jié)構(gòu)的完美超材料吸收

4、器，在1.74THz處產(chǎn)生了強(qiáng)的共振頻點(diǎn)，同時(shí)基于諧振電路理論，研究了十字型吸波器諧振頻率與其幾何參數(shù)的依賴關(guān)系。其次，在十字型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，上下左右各加一條金屬線條，設(shè)計(jì)出雙頻帶超材料吸收器，共振頻點(diǎn)分別位于0.89THz和2.18THz；最后，設(shè)計(jì)出多頻帶超材料吸收器，共振頻點(diǎn)分別為0.996THz、1.194THz、1.870THz、1.990THz和2.298THz。這些超材料吸收器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性能優(yōu)良，具有一定的借鑒意義和研究價(jià)值