基于电磁诱导透明效应远红外滤波器的研究

论文摘要

远红外波段及太赫兹(Terahertz,THz)波器件在国防安全和安检等领域有着重要的作用。本文在基于电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)效应的理论基础上,采用半导体微纳加工工艺,设计了具有非对称开口三角形结构的远红外滤波器,利用三角形开口处的谐振和三角形边与边之间的谐振这两种不同谐振模式之间的相互耦合,形成EIT效应。实验结果表明,非对称性越大的结构所引起的电磁耦合强度越大,器件的EIT效应越明显。基于时域有限差分法电磁模拟了三角形微结构太赫兹波段的透射率、电流密度和电场强度的分布,模拟结果与实验结果得到了很好的吻合,并通过电流密度和电场强度的分布准确地表明了两种不同电磁耦合模式相互作用的过程。研究的具体内容主要为:1.基于时域有限差分法对建立不同尺寸的开口三角形结构模型进行模拟,研究太赫兹波对三角形结构的透射率,以及三角形结构中形成的电流密度和电场强度分布对产生EIT效应电磁耦合的起源。重点研究三角形开口与中心轴距离引起的非对称性对EIT效应的作用。通过Advanced Design System软件计算三角形滤波结构等效的LC值,进一步验证实验的有效性和准确性。2.基于半导体微纳加工工艺实现了非对称开口的三角形滤波结构的制备,实验上采用的是双层光刻胶剥离技术,利用高真空磁控溅射镀膜系统沉积金属薄膜。通过太赫兹时域光谱测试系统测试滤波器件的透射性能,由于制备的滤波结构为非对称结构,改变THz电场的入射方向对器件太赫兹透射深度进行了系统的研究。3.根据实验测试和模拟得到电磁波透射谱,随着开口三角形非对称度的不断增加,器件的谐振频率出现红移。且由于结构的非对称性,在频率可观察到的范围内观测到了EIT效应。通过对结构电场强度和表面电流密度分布的模拟分析,三角形的边是作为整个结构中的亮模,三角形的开口及其部分边作为整个结构中的暗模,结构中两种不同谐振模式之间的相互耦合形成了EIT效应。实验和理论的研究在物理上进一步加深了对非对称结构太赫兹器件的调制机理的理解,在太赫兹波无源器件的研究工作中也积累了丰富的实验数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 远红外电磁波
•     1.1.1 远红外电磁波的特点及其应用
•     1.1.2 远红外电磁波滤波器的研究现状
•   1.2 远红外滤波结构的电磁诱导透明（EIT）效应
•     1.2.1 EIT效应的基本原理及其特点
•     1.2.2 基于滤波结构EIT效应的基本原理
•   1.3 研究意义与目的
•   1.4 主要内容
• 第二章 远红外滤波器的模拟设计和实验研究
•   2.1 基于时域有限差分的电磁模拟
•   2.2 远红外滤波器的结构设计
•   2.3 基于微纳工艺远红外滤波器的实验制备
•   2.4 基于太赫兹时域光谱技术的测试
•   2.5 本章小结
• 第三章 三角形结构中非对称性对远红外滤波结构的EIT效应研究
•   3.1 非对称性结构对滤波结构工作频率和透射率的影响
•   3.2 非对称性对开口三角形结构中EIT效应的研究
•   3.3 非对称性结构对滤波结构中太赫兹电场和电流密度分布的研究
•   3.4 本章小结
• 第四章 太赫兹波电场激励方向对滤波结构的性能研究
•   4.1 电场激励方向对滤波结构工作频率及透射率的性能研究
•   4.2 电场激励方向对滤波结构中太赫兹电场和电流密度分布的研究
•   4.3 电场激励下非对称性可调谐远红外滤波结构的研究
•   4.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 图表目录
• 致谢
• 附录
• 作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邢园园

导师: 张晓渝

关键词: 太赫兹波,电磁诱导透明,非对称性结构,太赫兹谐振模式

来源: 苏州科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 苏州科技大学

分类号: TN713;O441

总页数: 66

文件大小: 7117K

下载量: 156