激光轉(zhuǎn)印法太赫茲波段超材料制備及諧振器研究.pdf

1、超材料是一種由亞波長的金屬結(jié)構(gòu)單元組成的人工電磁材料。與自然材料不同,超材料可以通過調(diào)整器件單元結(jié)構(gòu)實現(xiàn)預(yù)期的電磁特性,可廣泛應(yīng)用于負(fù)折射、電磁隱身、電磁誘導(dǎo)透明等領(lǐng)域。近年來,隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展,基于超材料的太赫茲波器件,特別是太赫茲超材料類電磁誘導(dǎo)透明(EIT)諧振器的研究逐漸成為熱點,該類諧振器在非線性光學(xué)、慢光、光存儲、生物化學(xué)傳感等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　本文設(shè)計研究了幾種超材料太赫茲波段類電磁誘導(dǎo)透明諧振器。利

2、用三維全波仿真軟件CST對諧振器透射性能進(jìn)行了數(shù)值模擬,并利用太赫茲時域光譜系統(tǒng)對制作的諧振器件進(jìn)行了性能測試。另外,超材料太赫茲器件目前主要采用光刻技術(shù)來制備,另外一些新興技術(shù),如激光誘導(dǎo)和化學(xué)鍍銅技術(shù)、噴墨打印技術(shù)和激光轉(zhuǎn)印技術(shù)等國際上也有一些報道。我們對將激光轉(zhuǎn)印技術(shù)用于太赫茲波超材料制備進(jìn)行了實驗研究。論文的主要研究工作如下:
　　(1)研究了利用激光轉(zhuǎn)印技術(shù)制備超材料太赫茲波器件,該制備方法成本低、工藝簡單、能靈活加工任

3、意形狀的微金屬結(jié)構(gòu)。主要工作包括激光轉(zhuǎn)印法超材料制備系統(tǒng)的設(shè)計和實驗搭建、器件制備工藝研究。目前,我們已實驗初步獲得了微米級金屬微結(jié)構(gòu)單元,通過制備系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn),有望用于太赫茲超材料制備。
　　(2)設(shè)計制備了一種基于兩個邊長不同的方形半環(huán)組合而成的太赫茲波類電磁誘導(dǎo)透明諧振器,并利用 CST和 THz-TDS對該諧振器透射性能進(jìn)行了數(shù)值模擬和實驗測試。結(jié)果表明:當(dāng)入射電場垂直于兩個半環(huán)的間隙方向時,諧振器在0.1-0.6TH

4、z范圍內(nèi)產(chǎn)生一個類EIT透射峰,該透射峰是由入射場激發(fā)的反相表面電流使器件對入射場耦合作用減弱引起的;當(dāng)電場平行于兩個半環(huán)的間隙方向時,該諧振器在0.5-0.9THz范圍內(nèi)有兩個EIT諧振峰,兩個透射峰都是由于入射場激發(fā)的非對稱電流的干涉作用抑制了散射場而產(chǎn)生的。數(shù)值仿真了該諧振器透射性能與其單元尺寸的關(guān)系,結(jié)果表明線寬變化對該諧振器EIT透射性能影響較大,半環(huán)間距和金屬厚度改變對諧振器性能影響則較小。
　　(3)理論和實驗研究了

5、一種由開口環(huán)(SR)和雙金屬線(CW)組合的具有類電磁誘導(dǎo)透明(EIT)效應(yīng)的SR/CW太赫茲諧振器。分別對由單側(cè)開口和雙側(cè)開口諧振環(huán)的SR/CW諧振器特性進(jìn)行了仿真,并分析了開口環(huán)在結(jié)構(gòu)單元中位置的變化對諧振峰強度和 Q值的影響。結(jié)果表明,兩個諧振器在0.7THz附近的諧振峰是由開口環(huán) LC諧振和雙金屬線偶極諧振干涉相消引起的。開口環(huán)位置變化對單側(cè)開口環(huán)的 SR/CW結(jié)構(gòu)諧振峰強度和Q值影響較大,而對雙側(cè)開口環(huán)的SR/CW諧振器的影響