基于亞波長金屬陣列的太赫茲功能器件研究.pdf

1、太赫茲科技技術既是重大的基礎科學問題，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用，其獨特的優(yōu)越性已普遍被人認識。推動THz技術進一步的發(fā)展和實際應用，不僅需要很好的解決可靠廉價穩(wěn)定的THz源，高靈敏高信噪比的THz探測器，同時還需要提供很好的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器件無法實現(xiàn)太赫茲的有效傳輸和控制，嚴重制約了太赫茲技術向?qū)嵱没?/p>

2、方向發(fā)展，成為太赫茲領域亟待解決的關鍵問題之一。本論文針對太赫茲感測與探測技術的應用，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域的應用，發(fā)展出可實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)化設計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構，結合超薄低折射率的聚酰亞胺（PI）薄膜，探索了太赫茲時域光譜技術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

3、制備了一系列亞波長金屬孔陣列結構，利用太赫茲時域光譜技術測試了陣列結構的反射波譜，獲得了強烈的反射共振現(xiàn)象。然后在亞波長金屬孔陣列結構背面疊加 PI薄膜，結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構在太赫茲傳感領域?qū)z測超薄低折射率薄膜材料有極強敏感性。
　　2．“工”字型寬頻吸收器的研究：基于電磁超材料設計了多種不同參數(shù)的吸收結構。提出通過優(yōu)化多頻吸

4、收結構，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構的寬頻吸收器設計；在微細加工平臺制備出寬頻吸收器，并在TDS太赫茲時域波譜測試系統(tǒng)進行測試及結果分析。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。并且在多個頻點吸收率達到了90％以上，吸收峰頻段也超過了100GHz，實現(xiàn)了寬頻吸收效應