基于亞波長金屬陣列的太赫茲功能器件研究.pdf

1、太赫茲科技技術(shù)既是重大的基礎(chǔ)科學(xué)問題，也是國家的重大需求，在短距離無線通信、生物傳感、醫(yī)療診斷、材料特性光譜檢測、以及非破壞式探測等方面均具有潛在的應(yīng)用，其獨(dú)特的優(yōu)越性已普遍被人認(rèn)識。推動THz技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用，不僅需要很好的解決可靠廉價(jià)穩(wěn)定的THz源，高靈敏高信噪比的THz探測器，同時(shí)還需要提供很好的THz功能器件。然而，由于絕大多數(shù)自然物質(zhì)和已有電子器件和光學(xué)器件無法實(shí)現(xiàn)太赫茲的有效傳輸和控制，嚴(yán)重制約了太赫茲技術(shù)向?qū)嵱没?/p>

2、方向發(fā)展，成為太赫茲領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題之一。本論文針對太赫茲感測與探測技術(shù)的應(yīng)用，研究了亞波長金屬孔陣列和電磁超材料在太赫茲波探測和吸收領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)展出可實(shí)用化的新型太赫茲功能器件。
　　本文的主要研究內(nèi)容：
　　1．太赫茲波段探測器的研究：優(yōu)化設(shè)計(jì)了多種不同孔徑和形狀的太赫茲波段的亞波長金屬孔陣列結(jié)構(gòu)，結(jié)合超薄低折射率的聚酰亞胺（PI）薄膜，探索了太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)對超薄低折射率介質(zhì)的探測靈敏性。利用激光金屬打孔技術(shù)

3、制備了一系列亞波長金屬孔陣列結(jié)構(gòu)，利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)測試了陣列結(jié)構(gòu)的反射波譜，獲得了強(qiáng)烈的反射共振現(xiàn)象。然后在亞波長金屬孔陣列結(jié)構(gòu)背面疊加 PI薄膜，結(jié)果表明太赫茲反射峰出現(xiàn)了顯著向低頻移動現(xiàn)象。利用這一現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了低至10μm的PI薄膜的有效探測，說明亞波長金屬孔陣列結(jié)構(gòu)在太赫茲傳感領(lǐng)域?qū)z測超薄低折射率薄膜材料有極強(qiáng)敏感性。
　　2．“工”字型寬頻吸收器的研究：基于電磁超材料設(shè)計(jì)了多種不同參數(shù)的吸收結(jié)構(gòu)。提出通過優(yōu)化多頻吸

4、收結(jié)構(gòu)，使吸收峰相互疊加獲得寬頻吸收器的方法?；凇肮ぁ弊中徒Y(jié)構(gòu)的寬頻吸收器設(shè)計(jì)；在微細(xì)加工平臺制備出寬頻吸收器，并在TDS太赫茲時(shí)域波譜測試系統(tǒng)進(jìn)行測試及結(jié)果分析。太赫茲波以0°、45°、90°、135°、180°入射到吸收器上，其中在特定角度，譬如90°入射的時(shí)候，吸收效果明顯要好與其他角度，在1.25THz—1.55THz頻段獲得了寬頻吸收峰。并且在多個(gè)頻點(diǎn)吸收率達(dá)到了90％以上，吸收峰頻段也超過了100GHz，實(shí)現(xiàn)了寬頻吸收效應(yīng)