發(fā)布時間：2018-11-03 08:26

【摘要】：超材料（Metamaterial）是一種由周期性亞波長金屬諧振的單元陣列組成的人工復合型電磁材料，通過合理的設(shè)計單元結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)特殊的電磁特性，主要包括隱身、完美吸和負折射等特性。目前，隨著太赫茲技術(shù)的快速發(fā)展，太赫茲超材料器件已成為當前科研的研究熱點，在濾波器、吸收器、偏振器、太赫茲成像、光譜和生物傳感器等領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。本文提出了基于MEMS技術(shù)太赫茲超材料器件的研究，包括可實現(xiàn)帶通與低通濾波的對稱雙開口環(huán)（DS-SRR）濾波器、生物傳感器以及可重構(gòu)電磁誘導透明超材料器件。本文主要研究工作如下： （1）設(shè)計和制備一種對稱雙開口環(huán)諧振器周期陣列（DS-SRR）太赫茲超材料濾波器。利用CST Microwave Studio對濾波器電磁性能進行模擬分析；為了提高超材料器件的透射率，，采用MEMS技術(shù)在高阻硅和柔性PET薄膜基底上制備濾波器實驗樣品，并進行相應的電磁性能測試，結(jié)果證明實驗驗證和模擬仿真相一致。 （2）制備單開口環(huán)結(jié)構(gòu)、不對稱雙開口環(huán)結(jié)構(gòu)和交錯結(jié)構(gòu)三種超材料器件微流控芯片。實驗主要包括CST模擬分析、MEMS工藝制備、PDMS封裝模具制備、芯片鍵合及生物修飾等過程。修飾芯片的樣品為GGT-2抗體（100μg/ml），且修飾前后THz-TDS透射測試結(jié)果表明，在0.4-1.2THz頻段內(nèi)，不對稱雙開口環(huán)結(jié)構(gòu)共振峰最大頻移為19GHz，靈敏度最優(yōu)秀。 （3）利用CST軟件對電磁誘導透明超材料結(jié)構(gòu)進行模擬仿真。當Δx為17μm時，電磁誘導透明效應最強，且透明窗口共振峰位置為1.449THz，幅度為75.7%。通過分析該結(jié)構(gòu)的共振峰產(chǎn)生機理、太赫茲透射光譜、表面電流分布以及相位和延遲特性，從理論數(shù)據(jù)上驗證該EIT效應的動態(tài)調(diào)諧特性。
[Abstract]:Metamaterial (Metamaterial) is a kind of artificial composite electromagnetic material composed of periodic subwavelength metal resonance element array. Special electromagnetic properties can be realized by reasonable design of unit structure, including stealth. Perfect absorption and negative refraction. At present, with the rapid development of terahertz technology, terahertz supermaterial devices have become the focus of current scientific research, and have broad application prospects in the fields of filter, absorber, polarizer, terahertz imaging, spectrum and biosensor. This paper presents the research of terahertz metamaterial devices based on MEMS technology, including symmetrical double open loop (DS-SRR) filters with bandpass and low pass filters, biosensors and reconfigurable electromagnetically induced transparent metamaterials. The main work of this paper is as follows: (1) A symmetric double-open ring resonator periodic array (DS-SRR) terahertz supermaterial filter is designed and fabricated. The electromagnetic performance of the filter is simulated and analyzed by CST Microwave Studio. In order to improve the transmissivity of metamaterial devices, the filter samples were prepared on high resistance silicon and flexible PET thin film substrates by MEMS technique, and the corresponding electromagnetic properties were tested. The results show that the experimental results are consistent with the simulation results. (2) three kinds of microfluidic chips with single opening ring structure, asymmetric double open ring structure and staggered structure are fabricated. The experiments mainly include CST simulation analysis, MEMS process preparation, PDMS packaging die preparation, chip bonding and biological modification. The sample of the modified chip is GGT-2 antibody (100 渭 g/ml), and the THz-TDS transmission test before and after modification shows that the maximum frequency shift of the resonance peak of asymmetric double open ring structure is 19GHz in the 0.4-1.2THz band, and the sensitivity is the best. (3) CST software is used to simulate the structure of electromagnetic induced transparent supermaterial. When 螖 x is 17 渭 m, the electromagnetically induced transparency effect is the strongest, and the resonant peak position of transparent window is 1.449THz, the amplitude is 75.7. By analyzing the mechanism of resonance peak generation, terahertz transmission spectrum, surface current distribution, phase and delay characteristics, the dynamic tuning characteristics of the EIT effect are verified from theoretical data.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN713;TP212.3

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳廣秋;孫蕙蓮;;汽車懸架性能測試系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J];長春理工大學學報(自然科學版);2009年03期

2 劉敏;張強;郝樹虹;王艷芬;;稱重傳感器的選用原則[J];硅谷;2009年02期

3 陳松;何飛;胡文靜;李明星;;智能汽車監(jiān)控系統(tǒng)[J];電子技術(shù);2013年02期

4 楊雄;艾中洲;李小明;;陶瓷傳感器燒結(jié)升溫過程中溫度場的有限元分析[J];長江大學學報(自科版);2014年28期

5 孫海軍;;傳統(tǒng)傳感器向智能傳感器轉(zhuǎn)換的方法研究[J];機械工程與自動化;2007年06期

6 孫希;;基于單片機控制的電子秤設(shè)計[J];網(wǎng)絡財富;2010年19期

7 池雪蓮;;傳感器技術(shù)應用及發(fā)展趨勢展望[J];襄樊職業(yè)技術(shù)學院學報;2006年01期

8 李建壯;楊彥濤;;傳感器技術(shù)的應用與發(fā)展趨勢展望[J];中國科技信息;2011年17期

9 賴正明;;基于三菱PLC的隧道通風自動化控制系統(tǒng)[J];自動化應用;2010年06期

10 陳廣秋;辛華;楊宏偉;;汽車制動性能測試系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J];自動化儀表;2008年05期

相關(guān)博士學位論文 前3條

1 陳福恩;同步器操作性能與壽命測試系統(tǒng)的研究[D];吉林大學;2005年

2 楊賓峰;脈沖渦流無損檢測若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學技術(shù)大學;2006年

3 汲文峰;旋耕—碎茬仿生刀片[D];吉林大學;2010年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 羅輝東;安全閥反沖效應的控制方法研究[D];華南理工大學;2011年

2 柳強;基于完全參數(shù)補償?shù)闹悄懿鄣懒髁繖z測系統(tǒng)的研究[D];南京航空航天大學;2009年

3 李曉東;高溫超導磁懸浮車懸浮高度測量儀的研制[D];西南交通大學;2005年

4 叢軍;基于虛擬儀器的機翼自動鉆鉚機托架測控系統(tǒng)的研究[D];西南交通大學;2005年

5 張軍;新型干阻負載試驗臺參數(shù)檢測方法的研究[D];武漢理工大學;2005年

6 謝正紅;藥壺體積測量儀的研究[D];武漢理工大學;2006年

7 張冬花;結(jié)晶器錐度測量儀的研究[D];燕山大學;2006年

8 孟麗平;高精度、寬動態(tài)范圍溫度溫差儀的研究[D];合肥工業(yè)大學;2006年

9 樊光建;基于虛擬儀器技術(shù)的機車運行平穩(wěn)性測試系統(tǒng)開發(fā)及研究[D];西南交通大學;2006年

10 李暾;電力設(shè)備點檢機的設(shè)計[D];西南交通大學;2006年

本文編號：2307248