電磁超表面因其輕量化、易集成和強(qiáng)大的頻譜調(diào)控能力,逐漸成為近年來太赫茲、紅外、微波等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但由于其無(wú)源、窄帶特性以及電磁屬性不可變等不足,動(dòng)態(tài)調(diào)控或諧振可調(diào)、超寬帶特性等,成為當(dāng)下電磁調(diào)控研究新動(dòng)向。有鑒于此,本文針對(duì)太赫茲波段的電磁吸波和濾波,探索了動(dòng)態(tài)的有源調(diào)控以及超寬帶濾波實(shí)現(xiàn)方法與設(shè)計(jì)思路。主要研究?jī)?nèi)容包括:1.提出基于金屬-介質(zhì)-金屬（MIM）結(jié)構(gòu)的太赫茲吸波器設(shè)計(jì),結(jié)合等效介電常數(shù)、磁導(dǎo)率和波阻抗等參數(shù),建立等效電路模型解釋吸波機(jī)理、并預(yù)測(cè)諧振工作點(diǎn),進(jìn)而定量地反映結(jié)構(gòu)尺寸和諧振頻率的關(guān)系。隨后,通過引入相變介質(zhì)GST,實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧的功能,并分析了介質(zhì)層厚度、結(jié)構(gòu)特征尺寸對(duì)諧振曲線和調(diào)頻率的影響。最終可實(shí)現(xiàn)的非晶態(tài)和晶態(tài)的最佳峰值吸收率分別是99.66%和88.59%,調(diào)頻率達(dá)到28.28%。2.探索基于多層太赫茲超表面的寬帶電磁調(diào)控。針對(duì)單層超表面的窄帶特性,通過多層耦合實(shí)現(xiàn)超寬帶頻譜調(diào)控。例如通過三個(gè)諧振工作點(diǎn)疊加,實(shí)現(xiàn)帶寬接近130GHz（373GHz～502GHz）并具有超平坦傳輸特性的太赫茲帶阻濾波器,上升、下降陡度分別達(dá)1930%/THz、697%/TH... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

太赫茲在波譜中的“特殊位置”[3]

第一章緒論3RingResonator,簡(jiǎn)稱SRR)[14]。如圖1-2(a)所示，開口諧振環(huán)就是將兩個(gè)同心圓環(huán)的兩個(gè)相反的方向開口得到，在14GHz附近下產(chǎn)生磁相應(yīng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)的磁導(dǎo)率如圖1-2(b)。在Veselago和Pendry的理論研究基礎(chǔ)上，Smith[15]等人在實(shí)驗(yàn)中首次實(shí)現(xiàn)了在某一頻率點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了雙負(fù)特性。他們通過設(shè)計(jì)一個(gè)亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的開口環(huán)諧振器和金屬導(dǎo)線的周期性排列，如圖1-3(a)所示。為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，入射電磁波的電場(chǎng)分量應(yīng)平行導(dǎo)線軸，磁場(chǎng)分量則應(yīng)該垂直于SRR平面。傳輸功率如圖1-3(b)所示，實(shí)線表示通過SRR陣列發(fā)射的功率，而虛線表示通過組合SRR和導(dǎo)線的陣列發(fā)射的功率。如圖所示，在相應(yīng)的頻率范圍內(nèi)，SRR陣列存在一個(gè)由負(fù)介電常數(shù)引起的帶阻區(qū)域,但是，虛線表示通帶是由于在這些頻率附近存在雙重負(fù)性行為造成。這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功后，人們才算是真正認(rèn)識(shí)了超材料。而近幾年出現(xiàn)的超表面概念，則是在此基礎(chǔ)上演化而來的二維版本，即亞波長(zhǎng)平面周期結(jié)構(gòu)陣列[16]。圖1-2(a)雙開口的SRR結(jié)構(gòu)(b)該諧振環(huán)的等效磁導(dǎo)率，實(shí)線為磁導(dǎo)率虛部，虛線為磁導(dǎo)率實(shí)部[14]圖1-3(a)開口諧振環(huán)和金屬線(b)該諧振器的傳輸譜圖，其中實(shí)線表示SRR陣列[15]1.2超表面頻譜調(diào)控器件研究現(xiàn)狀得益于超表面的出現(xiàn)，太赫茲器件的瓶頸被打破，各種基于超表面的頻譜調(diào)控器件如雨后春筍般出現(xiàn)。其中，吸波器和濾波器在軍事、通信、成像、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中有

第一章緒論3RingResonator,簡(jiǎn)稱SRR)[14]。如圖1-2(a)所示，開口諧振環(huán)就是將兩個(gè)同心圓環(huán)的兩個(gè)相反的方向開口得到，在14GHz附近下產(chǎn)生磁相應(yīng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)的磁導(dǎo)率如圖1-2(b)。在Veselago和Pendry的理論研究基礎(chǔ)上，Smith[15]等人在實(shí)驗(yàn)中首次實(shí)現(xiàn)了在某一頻率點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了雙負(fù)特性。他們通過設(shè)計(jì)一個(gè)亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的開口環(huán)諧振器和金屬導(dǎo)線的周期性排列，如圖1-3(a)所示。為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，入射電磁波的電場(chǎng)分量應(yīng)平行導(dǎo)線軸，磁場(chǎng)分量則應(yīng)該垂直于SRR平面。傳輸功率如圖1-3(b)所示，實(shí)線表示通過SRR陣列發(fā)射的功率，而虛線表示通過組合SRR和導(dǎo)線的陣列發(fā)射的功率。如圖所示，在相應(yīng)的頻率范圍內(nèi)，SRR陣列存在一個(gè)由負(fù)介電常數(shù)引起的帶阻區(qū)域,但是，虛線表示通帶是由于在這些頻率附近存在雙重負(fù)性行為造成。這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功后，人們才算是真正認(rèn)識(shí)了超材料。而近幾年出現(xiàn)的超表面概念，則是在此基礎(chǔ)上演化而來的二維版本，即亞波長(zhǎng)平面周期結(jié)構(gòu)陣列[16]。圖1-2(a)雙開口的SRR結(jié)構(gòu)(b)該諧振環(huán)的等效磁導(dǎo)率，實(shí)線為磁導(dǎo)率虛部，虛線為磁導(dǎo)率實(shí)部[14]圖1-3(a)開口諧振環(huán)和金屬線(b)該諧振器的傳輸譜圖，其中實(shí)線表示SRR陣列[15]1.2超表面頻譜調(diào)控器件研究現(xiàn)狀得益于超表面的出現(xiàn)，太赫茲器件的瓶頸被打破，各種基于超表面的頻譜調(diào)控器件如雨后春筍般出現(xiàn)。其中，吸波器和濾波器在軍事、通信、成像、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中有

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[1]調(diào)控電磁特性超材料設(shè)計(jì)及其性能研究[D]. 程用志.華中科技大學(xué) 2015
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碩士論文
[1]基于超材料的帶阻太赫茲濾波器設(shè)計(jì)與研究[D]. 陳康龍.北京交通大學(xué) 2018
[2]基于液晶調(diào)諧的太赫茲超材料濾波器研究[D]. 石爽.哈爾濱理工大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3595706