【摘要】：隨著太赫茲技術(shù)的快速發(fā)展,太赫茲源和探測(cè)技術(shù)逐漸成熟,而太赫茲波段的功能器件及相關(guān)技術(shù)發(fā)展緩慢。本文主要研究了分別基于金屬超表面和石墨烯超表面的太赫茲偏振轉(zhuǎn)換器的偏振轉(zhuǎn)換特性及其原理。設(shè)計(jì)并實(shí)測(cè)了 一種基于金屬超表面的太赫茲反射式偏振轉(zhuǎn)換器,由帶雙L形孔陣列的金屬膜-介質(zhì)-完整金屬膜三層結(jié)構(gòu)組成。結(jié)構(gòu)的反射譜中出現(xiàn)了偏振轉(zhuǎn)換曲線,曲線在頻率為0.279THz和0.332THz處形成峰值,反射率分別為88.9%和69.7%,偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換率分別為99.7%和95.6%。金屬膜的表面電流分布特點(diǎn),表明介質(zhì)中存在磁共振,從而感應(yīng)出垂直于入射波偏振方向的電場(chǎng)。通過對(duì)電場(chǎng)分布特點(diǎn)的分析,表明了太赫茲波在L形金屬孔邊緣激發(fā)出表面等離子體共振以及在反射式結(jié)構(gòu)中的傳播過程。通過對(duì)入射波電場(chǎng)進(jìn)行矢量分解,比較各自的反射譜和電場(chǎng)分布,表明了偏振轉(zhuǎn)換原理。通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù),研究了各參數(shù)對(duì)偏振轉(zhuǎn)換特性的影響。電場(chǎng)分布圖表明金屬孔與金屬條結(jié)構(gòu)具有不同的物理機(jī)制。最后加工出所設(shè)計(jì)的太赫茲反射式偏振轉(zhuǎn)換器樣品,利用太赫茲返波管系統(tǒng)搭建反射式測(cè)試光路對(duì)樣品進(jìn)行了單頻點(diǎn)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明器件可以實(shí)現(xiàn)61.9%的偏振轉(zhuǎn)換率。設(shè)計(jì)了一種基于石墨烯超表面的太赫茲反射式偏振轉(zhuǎn)換器,由帶孔陣列的單層石墨烯-介質(zhì)-完整金屬三層結(jié)構(gòu)組成。結(jié)構(gòu)的反射譜中出現(xiàn)了偏振轉(zhuǎn)換曲線,曲線在2.65 THz和3.58 THz處形成峰值,反射率分別為66.4%和56.0%,偏振轉(zhuǎn)換率分別為96.6%和89.9%。垂直于石墨烯表面方向的電場(chǎng)分布特點(diǎn),表明了兩個(gè)峰值處的太赫茲波在石墨烯表面形成的表面等離子體共振模式不同,也表明了太赫茲波在基于石墨烯的反射式結(jié)構(gòu)中的傳輸過程。通過研究改變石墨烯化學(xué)勢(shì)對(duì)偏振轉(zhuǎn)換特性的影響,表明結(jié)構(gòu)的偏振轉(zhuǎn)換特性是可調(diào)的。設(shè)計(jì)了一種偏振切換器,通過調(diào)節(jié)外加電壓實(shí)現(xiàn)反射波偏振狀態(tài)的切換。通過分析單元結(jié)構(gòu)各參數(shù)對(duì)偏振轉(zhuǎn)換特性的影響,為器件參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O441.4
【圖文】：

１．１太赫茲技術(shù)筒介逡逑太赫茲（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ，ＴＨｚ）輻射是一種具有特殊電磁特性的電磁波，在電磁波逡逑譜中位于微波和紅外之間，如圖１．１所示。太赫茲波的頻率區(qū)間在Ｏ．ｌＴＨｚ到１０逡逑ＴＨｚ之間，波長(zhǎng)區(qū)間為３邋ｍｍ到３０邋ｐｍ。由于太赫茲波在高低頻段分別與紅外線逡逑和微波部分重合，因此分別又被稱為遠(yuǎn)紅外線和毫米波或亞毫米波。所以太赫茲逡逑領(lǐng)域的研究銜接了光子學(xué)和電子學(xué)。逡逑１邐１邐ｉ邋１邐１邐２邐ｉ－邐＞■逡逑ｉｓ邐Ｉ邐Ｅ邋ｒ邐ｒ邐ｆ邋ｒ邋ｊ邋ｒ邋ｉ邋ｓ－邋ｆ邋ｒ邐ｊ邐｜邐ｌ，邐ｉ邐＝邐＝邐ｉ逡逑ｉ＇ｉ邐ｉ邐ｌｉ邐ｉ邐Ｉ＇ｌｌｆｉｉｌｉ邐ｉ邐ｌ邐ｉｉ邐Ｉ邐１邐Ｉ邐ａ逡逑■ＨＨ邐ＨＩＨＩ邋ＨＵＢ邋．邋ＨＨＨＩ－邋－１邋Ｈｉ邋＾邋＿＿＿＿＿＿逡逑ＶＬＦ邐ＬＦ邐ＭＦ邐ＨＦ邐＼ＨＦ邋ｔ邋ＨＦ邋ＳＨＦ邋ＥＨＦ邐ＦＩＲ邐ＭＩＲ邐ＭＲ邋Ｌ邐ＩＴ邐Ｘ－ｒａｙ邐ｙ－ｒｍｘ邐Ｃ－ｒａｙ逡逑Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ邐Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ逡逑ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ，逡逑３ｋ邋３０ｋ邐３００Ｋ邋３Ｍ邋３０Ｍ邋３００Ｍ邋３Ｇ邋３０Ｇ邐３００Ｇ邋３Ｔ邋３０Ｔ邐３００Ｔ邋３Ｐ邋３０Ｐ邐３００Ｐ邋３Ｅ邋３０Ｅ邐３００Ｅ邋３Ｚ邋３０２逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋（Ｈｚ）．邋Ｉｋ邋（ｋｉｌｏ）邋－邋１０５．邋ＩＭ邋（Ｍｅｇａ）邋－邋１０ｓ．邋１Ｇ邋（Ｇｉｇａ）邋－邋１０５

（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ邋Ｔｉｍｅ－Ｄｏｍａｉｎ邋Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，邋ＴＨｚ－ＴＤＳ）系統(tǒng)，太赫茲返波管（Ｂａｃｋｗａｒｄ逡逑Ｗａｖｅ邋Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，邋ＢＷＯ）系統(tǒng)，下面詳細(xì)介紹。逡逑首先介紹太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)。如圖１．３所示，周期一定的飛秒激光器發(fā)出逡逑脈沖激光，經(jīng)過分束鏡分成兩束進(jìn)入兩條光路。其中一束到徸太赫茲源，稱為泵逡逑浦束。另一束透過樣品到達(dá)探測(cè)器，稱為探測(cè)束。泵浦束通過光導(dǎo)電天線產(chǎn)生太逡逑赫茲頻段脈沖，其產(chǎn)生原理如圖１．４所示。逡逑飛秒脈沖逡逑－ｉ－邐１邐、、邐／邋探測(cè)束光５射銷逡逑飛秒激光器邐岤Ｉ：邋ｔ邋Ｍ邐—飛秒激光光路逡逑：＇邐｜￣７丨邐—太赫茲脈沖光路逡逑＾＋－４１邐ｌ邋ｌｌ＜￡？－！逡逑太赫茲源Ｉ邐■邐■鞋片電光沃拉邐＼逡逑Ｊ邐｜邐Ｌ邋！邐晶體斯頓邐Ｉ逡逑■邐Ｉ邐ｍ邋ｌ邐邐逡逑實(shí)驗(yàn)樣品邐太赫

本文編號(hào)：2789092