太赫茲波段光子晶體及異向介質(zhì)特性研究.pdf

1、太赫茲輻射（THz）通常是指頻率在0.1~10THz（1THz=1012Hz，波長(zhǎng)在30um~3mm）之間的電磁波，其在電磁波譜的位置位于微波與紅外光之間，屬于遠(yuǎn)紅外波段。長(zhǎng)期以來(lái)，由于缺乏有效的THz輻射產(chǎn)生和檢測(cè)方法，人們對(duì)于該波段電磁輻射性質(zhì)了解非常有限。該波段也是電磁波譜中有待進(jìn)行全面研究的最后一個(gè)頻率范圍。近幾十年來(lái)，隨著超快激光技術(shù)的迅速發(fā)展，為THz脈沖的產(chǎn)生提供了穩(wěn)定、可靠的激發(fā)光源，使得THz輻射的產(chǎn)生機(jī)理、檢測(cè)技術(shù)和

2、應(yīng)用技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。
　　本論文利用本課題組在材料方面的優(yōu)勢(shì)以及利用本校物理電子學(xué)院太赫茲研究中心的太赫茲時(shí)域光譜測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)材料在太赫茲波段參數(shù)的提取，太赫茲波段光子晶體的計(jì)算以及太赫茲波段異向介質(zhì)的仿真設(shè)計(jì)做了大量的研究工作。
　　首先我們主要圍繞著太赫茲波段測(cè)試方法及材料光學(xué)參數(shù)的提取問題進(jìn)行研究。研究工作主要包括:（1）系統(tǒng)結(jié)介紹了太赫茲時(shí)域光譜測(cè)試系統(tǒng)光路及測(cè)試方法。（2）T.D.Domey和LDuvillar

3、et等人[30-32]太赫茲波段數(shù)據(jù)處理模型的基礎(chǔ)上分析透射型THz光譜，從而提取材料學(xué)常數(shù)的原理及方法。并用Matlab自編譯程序處理測(cè)試數(shù)據(jù)，同時(shí)我們改進(jìn)了提取材料在太赫茲波段參數(shù)的方法，使參數(shù)可靠性進(jìn)一步提高。而且我們通過實(shí)際測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并總結(jié)了實(shí)驗(yàn)過程中注意的問題。（3）我們對(duì)多種材料進(jìn)行測(cè)試分析得到其在太赫茲波段的光學(xué)常數(shù)同時(shí)驗(yàn)證了數(shù)據(jù)處理方法的正確性。
　　其次我們從理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合研究了太赫茲波段光子晶體帶隙結(jié)構(gòu)（Pho

4、tonic Bandgap，簡(jiǎn)稱PBG）。（1）我們用平面波展開法對(duì)二維正方晶格和三角晶格光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算，得到了兩種光子晶體在太赫茲波段的帶隙結(jié)構(gòu)隨著填充比變化的規(guī)律，且討論了兩種光子晶體帶隙結(jié)構(gòu)差異的原因。（2）由于國(guó)內(nèi)很少實(shí)際加工太赫茲波段光子晶體，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了立方晶格光子晶體的光刻掩膜板，然后進(jìn)行光刻實(shí)驗(yàn)得到二維光子晶體，并進(jìn)行測(cè)試分析。
　　最后，針對(duì)應(yīng)用于太赫茲濾波器和調(diào)制器的基于SRR結(jié)構(gòu)的異向介質(zhì)展開