隨著太赫茲技術(shù)的飛速發(fā)展,太赫茲波的許多優(yōu)異特性被發(fā)現(xiàn)并在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用價值。然而相對于太赫茲源與探測技術(shù)的快速發(fā)展,太赫茲頻段功能器件相關(guān)技術(shù)的發(fā)展比較緩慢,制約了太赫茲技術(shù)的廣泛應(yīng)用。因此,對太赫茲頻段功能器件的研究具有重要意義。表面等離子體共振(SPR)具有獨特的性質(zhì),包括增強透射效應(yīng)與近場增強效應(yīng)。利用增強透射效應(yīng)可以使特定頻率的太赫茲波以極高的透射率通過周期性亞波長陣列結(jié)構(gòu);利用近場增強效應(yīng)則可以提高太赫茲波與物質(zhì)的相互作用,從而提升器件的性能。利用SPR的這兩個效應(yīng),可以促進太赫茲頻段功能器件的研究與發(fā)展。本文基于金屬SPR與石墨烯SPR開展了太赫茲頻段功能器件的研究,主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點包括:(1)設(shè)計了一種基于周期性圓形環(huán)孔金屬-介質(zhì)-金屬(MDM)結(jié)構(gòu)的太赫茲雙窄帶帶通濾波器。詳細研究了傳播性表面等離子體共振(PSPR)與局域性表面等離子體共振(LSPR)在該結(jié)構(gòu)兩個窄通帶透射峰中所發(fā)揮的作用及結(jié)構(gòu)參數(shù)對兩個窄通帶透射峰透射特性的影響等�；诶碚撆c仿真分析結(jié)果,設(shè)計并加工了實驗樣品,實驗測得在中心頻率為0.293 THz和0.323 THz的兩個窄通帶的Q值分別可達20.9和40.4,高于相關(guān)論文中報道的結(jié)果。(2)提出了基于Si-MDM結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)制方案。通過將圓形環(huán)孔MDM結(jié)構(gòu)與硅片相結(jié)合,利用圓形環(huán)孔MDM結(jié)構(gòu)中激發(fā)的SPR的近場增強效應(yīng)提高了太赫茲波與硅片的相互作用,從而提升了基于硅片光電導效應(yīng)的太赫茲調(diào)制方案的調(diào)制性能。仿真結(jié)果顯示,Si-MDM結(jié)構(gòu)在頻率為0.302 THz和0.324 THz的調(diào)制深度分別可達60%與97%,遠高于單硅片17%的調(diào)制深度。實驗測得Si-MDM結(jié)構(gòu)在頻率為0.306 THz的調(diào)制深度為63%,而單硅片的調(diào)制深度僅為49%,驗證了 Si-MDM結(jié)構(gòu)用于太赫茲調(diào)制的可行性。(3)利用LSPR與PSPR的不同性質(zhì),設(shè)計了一種基于矩形環(huán)孔MDM結(jié)構(gòu)的太赫茲偏振濾波器�；诖罅糠抡娼Y(jié)果,分析了各參數(shù)對該結(jié)構(gòu)偏振濾波特性的影響。結(jié)合現(xiàn)有的實驗測試條件,設(shè)計并加工了實驗樣品,實驗測得在頻率為0.347THz的消光比可達16.4 dB。不同于以往的線柵結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)同時具有選偏振特性和選頻率特性,對太赫茲技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。(4)提出了自偏置帶孔石墨烯結(jié)構(gòu),并研究了基于該結(jié)構(gòu)的太赫茲功能器件。理論及仿真分析了自偏置帶孔石墨烯結(jié)構(gòu)在太赫茲頻段的透射特性及石墨烯材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等對該結(jié)構(gòu)透射特性的影響。對基于該結(jié)構(gòu)的太赫茲功能器件進行了仿真研究,包括:太赫茲窄帶帶阻濾波器(Q值可達58.6)、太赫茲調(diào)制器(調(diào)制深度可達98.04%)、折射率傳感器(靈敏度大于1.5THz/RIU)以及偏振濾波器(消光比可達16.6dB)。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN713.5;O441.4;TB34
【部分圖文】：

浙江大學博士學位論文?第１章緒論??可以用來有效地鑒別地溝油，如圖１．２（ｅ）所示。??（ａ）?（ｂ）?ｆｒｅｓｈｌｙ?ｃｕｔ?ｌｅａｆ?ａｆｔｅｒ?４８?ｈｏｕｒｓ??Ｑ?＿ｌ???１?（ｄ＞??Ｏｕｔｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｐｏｔｅｎｗｉ?＾??１０１??＾?Ｃ＊ｒｔ？ｏ－ｃ？？ｔ）〇ｎ?ｗｇｌｅ?ｂｏｎｄ?＜＾４＾：?＾??ｉ?ＴｏｃＭ?￡?＇一＾ＴＴ叫丨川１…，＾?＾??ｉ?麵??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（Ｈｚ）??（ｅ）??３?０［?＋?＊樣品《?—＞＿地溝油￣?空樣Ｗｆｆｌ?＋地溝油??ｉ?．．？？？大ｎ油＋ｊ？炸大ａ油?〇８?－－？？？大ｉｉ油?＋煎炸大ａ油??２．５?＼?－ｆ－菜Ｉｆ油?＿？－Ｊ？炸菜Ｗ油?－ｆ?＊Ｗ油一？一煎炸《籽油??，＼?謂和油?＋煦炸》｜和油?調(diào)和油?＋煎炸調(diào)和油??ａ?ｂ??ｑ?■?會?－?＊?？?１?■?＊?■?Ｉ?－０?２?ｉ．ｉ．ｉ．ｉ．ｉ．ｉ．??０．４?０．６?０．８?１．０?１．２?１．４?１．６?０．４?０．６?０．８?１．０?１．２?１．４?１．６??敎串／ＴＨｚ?頻午／ＴＨｊ！??圖１．２太赫茲波的特性及其應(yīng)用。（ａ）太赫茲成像用于安全檢查［１°］；（ｂ）不同含水量樹葉的太赫茲成像??對比［１（）】；（ｃ）電磁波波長和光子能量與物體尺寸和化學鍵能量的比較［８］。圖中黃色陰影區(qū)域為太赫茲??頻段；（ｄ）大容量太赫茲無線通信系統(tǒng)示意圖［ｌｌ］；（ｅ）使用太赫茲光譜技術(shù)得到的不同油樣品的參數(shù)對??比［１２］??隨著太赫茲波的優(yōu)異特性被逐步挖掘，越來越多的商業(yè)機構(gòu)和科研機構(gòu)將目光投向??了這一頻段

方式；（３）光子學太赫茲技術(shù)，該技術(shù)是將光子學的方法向低頻方向延伸，特點是產(chǎn)生??的太赫茲波相干性較好，但功率較小，適合于產(chǎn)生ＩＴＨｚ以上的太赫茲波。根據(jù)不同的??實現(xiàn)方式，這三種技術(shù)路線又各自包含了許多不同的方法，圖１．４對各種太赫茲源根據(jù)??４??

—Ｉ??連續(xù)窄帶太赫茲波?ｙ?脈沖寬帶太赫茲波??圖１．４太赫茲源的分類??太赫茲探測技術(shù)??￣１?：???相于探測ｉ?；?（?與與相干探測??★?★?★?１?★?＋?，?＾ｊ???太??熱?赫??光由電?短?ｆ?茲??電?￥?子?肖特基二極?
【參考文獻】

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1 田其立;尉鵬飛;金麗芬;王振國;王艷偉;楊光參;;基于太赫茲時域光譜技術(shù)的地溝油檢測與識別[J];山東科學;2015年03期

2 楊洋;王力;耿小丕;;返波管振蕩器與熱釋電探測器在太赫茲領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];中國儀器儀表;2014年05期

3 宋淑芳;;太赫茲波探測技術(shù)的研究進展[J];激光與紅外;2012年12期

4 王振林;;表面等離激元研究新進展[J];物理學進展;2009年03期

5 牧凱軍;張振偉;張存林;;太赫茲科學與技術(shù)[J];中國電子科學研究院學報;2009年03期

6 胡永生;陳錢;;太赫茲技術(shù)及其應(yīng)用研究的進展[J];紅外;2006年01期

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1 趙銀龍;基于雙層石墨烯結(jié)構(gòu)的波導型太赫茲調(diào)制器設(shè)計[D];浙江大學;2017年

本文編號：2849366