本文關(guān)鍵詞：太赫茲到紅外輻射轉(zhuǎn)換器的設(shè)計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：太赫茲波是處于紅外與毫米波之間,波長在0.03-3mm范圍的電磁波,具有一些獨特的性質(zhì):寬帶特性、相干特性、低能量特性、瞬態(tài)特性、光譜特征吸收特性、穿透特性等。由于這些特性使得太赫茲波能廣泛應用到軍事、通信、生物醫(yī)學、安全檢查等領(lǐng)域,受到了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注和研究。超材料具有負磁導率、負介電常數(shù)、負折射率等特性,在太赫茲領(lǐng)域具有很大的發(fā)展前景。結(jié)合比較成熟的紅外探測技術(shù),本文設(shè)計了太赫茲到紅外輻射轉(zhuǎn)換器,利用超材料吸收結(jié)構(gòu)將太赫茲波吸收并將能量轉(zhuǎn)換成紅外輻射,再使用紅外探測器進行探測。超材料吸收結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)換器的核心部分,需要對太赫茲波進行高效地吸收。本文設(shè)計了開口環(huán)超材料吸收結(jié)構(gòu),由金屬開口環(huán)、介質(zhì)層、金屬反射層組成,研究了超材料結(jié)構(gòu)的吸收原理,并利用CST軟件進行了仿真,在2.52THz附近達到99%的吸收,分析了超材料結(jié)構(gòu)對太赫茲波的吸收特性,包括表面電流分布、能量分布等。分別對超材料結(jié)構(gòu)的圖形尺寸、線條寬度、介質(zhì)層厚度、太赫茲波入射角等參數(shù)進行調(diào)整并仿真,研究這些參數(shù)對太赫茲響應的影響�；陂_口環(huán)圖形結(jié)構(gòu),通過調(diào)整開口環(huán)開口方向設(shè)計了多頻吸收結(jié)構(gòu),并做了相應的仿真分析。本文通過光刻、磁控濺射、剝離等工藝在柔性介質(zhì)薄膜上制備了開口環(huán)超材料結(jié)構(gòu),開口環(huán)陣列結(jié)構(gòu)完整均勻,線條寬度為3.5μm左右,與掩模板上的圖形基本一致。研究了實驗步驟和參數(shù),重點分析了光刻步驟和參數(shù)對光刻圖形質(zhì)量的影響,測試并分析了超材料結(jié)構(gòu)對太赫茲波的響應特性,與仿真結(jié)果符合。本文將石墨作為紅外發(fā)射層材料,研究了制備石墨涂層的材料、材料配比、實驗詳細步驟及參數(shù)。制備所得的石墨涂層均勻完整,通過測試分析得到:石墨涂層的紅外吸收率隨著石墨層厚度增加而增加,當石墨厚度為8μm時,轉(zhuǎn)換器具有小的熱容,并且在紅外波長為10μm附近,吸收率達到80%左右。
【關(guān)鍵詞】：太赫茲 超材料吸收結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)換器 光刻 石墨涂層
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN21
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 太赫茲波概述10-12
• 1.1.1 太赫茲波簡介及特性10-11
• 1.1.2 太赫茲波的應用11-12
• 1.2 超材料結(jié)構(gòu)介紹12-20
• 1.2.1 超材料結(jié)構(gòu)背景介紹12-13
• 1.2.2 超材料結(jié)構(gòu)的應用與發(fā)展13-20
• 1.3 論文選題意義以及主要內(nèi)容20-22
• 第二章 太赫茲到紅外輻射轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的原理分析22-30
• 2.1 太赫茲到紅外輻射轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)與工作原理22-23
• 2.2 超材料結(jié)構(gòu)的電磁特性23-26
• 2.2.1 超材料的負介電常數(shù)特性23-24
• 2.2.2 超材料的負磁導率特性24-25
• 2.2.3 負折射特性25-26
• 2.2.4 超材料反常多普勒效應26
• 2.3 超材料結(jié)構(gòu)吸收特性26-28
• 2.4 紅外發(fā)射層材料分析28
• 2.5 小結(jié)28-30
• 第三章 太赫茲波段超材料吸收結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真30-44
• 3.1 開口環(huán)超材料結(jié)構(gòu)的吸收原理30-32
• 3.2 開口環(huán)超材料結(jié)構(gòu)仿真32-37
• 3.2.1 仿真軟件CST介紹32-33
• 3.2.2 開口環(huán)超材料結(jié)構(gòu)建模33-34
• 3.2.3 開口環(huán)超材料結(jié)構(gòu)吸收特性34-37
• 3.3 開口環(huán)超材料結(jié)構(gòu)參數(shù)對吸收特性的影響37-41
• 3.3.1 開口環(huán)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的影響37-38
• 3.3.2 開口環(huán)結(jié)構(gòu)金屬圖形線寬的影響38-40
• 3.3.3 介質(zhì)層厚度參數(shù)影響40
• 3.3.4 太赫茲波入射角的影響40-41
• 3.4 多頻超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真41-43
• 3.5 小結(jié)43-44
• 第四章 超材料吸收結(jié)構(gòu)的制備實驗研究44-54
• 4.1 關(guān)鍵技術(shù)概述44-47
• 4.1.1 光刻技術(shù)原理介紹44-46
• 4.1.2 磁控濺射技術(shù)原理介紹46-47
• 4.2 超材料吸收結(jié)構(gòu)制備工藝流程47-49
• 4.3 開口環(huán)超材料吸收結(jié)構(gòu)的形貌和性能表征49-53
• 4.4 小結(jié)53-54
• 第五章 紅外發(fā)射層的制備實驗研究54-61
• 5.1 石墨材料概述54
• 5.2 實驗工藝流程54-56
• 5.3 石墨涂層形貌與性能表征56-60
• 5.4 小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 總結(jié)61-62
• 6.2 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-67
• 攻讀碩士期間取得的研究成果67-68

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