太赫兹频率选择表面及折叠波导技术研究

论文摘要

频率选择表面和折叠波导分别是电磁波选择和传输的重要器件。频率选择表面是通过基本单元在二维平面的周期性延伸形成的一种空间滤波器,通过对其结构参数的设计达到对特定频段电磁波选择透过的效果。折叠波导是出于电子注能量交换而设计的一种新型波导结构,目前已经广泛应用于航天、军工等领域。太赫兹技术发展使得电磁波器件的应用频段不断提高。与此同时,器件的结构也越来越小,对加工工艺提出了更高的要求。针对频率选择表面的应用需求,为了满足其183 GHz附近低插入损耗,118 GHz处高隔离度的要求,本研究通过仿真分析各参数对频率选择表面性能的影响,综合优化设计出了满足性能指标的频率选择表面结构。设计了整套频率选择表面加工流程,通过MEMS微加工制备了高精度的单层频率选择表面。创新性地提出了基于光刻定位和激光打孔的多层对准封装方法,实现了高层数(8层)频率选择表面的高精度对准。利用太赫兹测试系统对样件的插入损耗性能进行测试,结果显示实验曲线和仿真曲线具有很好的吻合,并且当层数为8层时,183 GHz插入损耗为1.35 dB,118 GHz处隔离度为28.6 dB,基本满足指标要求。针对折叠波导,本研究从色散特性、耦合阻抗对波导结构进行初步设计。从电子注结构方面考虑,我们提出基于芯模电铸的两次光刻两次电铸的工艺路线,有效保证制备精度。为保证超细电子注通道(20μm)的位置精度和准直度,创新性的设计了聚合物丝固线机构。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 太赫兹技术
•   1.2 频率选择表面研究动态
•   1.3 波导研究动态
•     1.3.1 太赫兹波导分类
•     1.3.2 折叠波导研究动态
•   1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 频率选择表面仿真设计
•   2.1 频率选择表面设计概述
•   2.2 CST电磁仿真概述
•     2.2.1 仿真流程
•     2.2.2 Floquet定理
•   2.3 频率选择表面参数分析
•     2.3.1 金属层数
•     2.3.2 周期
•     2.3.3 金属层厚度
•     2.3.4 线宽
•     2.3.5 介质层厚度
•     2.3.6 损耗角正切
•     2.3.7 介电常数
•     2.3.8 参数确定
•   2.4 有机薄膜材料筛选与确定
•   2.5 本章小结
• 第三章 频率选择表面的加工
•   3.1 加工方案概述
•   3.2 单层频率选择表面的加工
•     3.2.1 溅射工艺
•     3.2.2 光刻工艺
•     3.2.3 电铸工艺
•     3.2.4 刻蚀工艺
•   3.3 多层频率选择表面的封装
•   3.4 微加工过程问题分析
•     3.4.1 溅射过程中PET薄膜出现翘曲现象
•     3.4.2 电铸过程中种子层不导电现象
•     3.4.3 环氧树脂胶的使用问题
•     3.4.4 曝光不足、显影不完全问题
•   3.5 利用超声焊接进行封装的思考
•   3.6 本章小结
• 第四章 频率选择表面的测试
•   4.1 频率选择表面结构测试
•     4.1.1 单层样片结构测试
•     4.1.2 多层样片结构测试
•   4.2 测试指标及测试系统介绍
•   4.3 频率选择表面性能测试
•     4.3.1 118GHz隔离度测试
•     4.3.2 183GHz插入损耗测试
•     4.3.3 测试结果分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 太赫兹折叠波导微加工
•   5.1 折叠波导设计概述
•     5.1.1 色散特性
•     5.1.2 耦合阻抗
•     5.1.3 参数确定
•   5.2 加工方案概述
•   5.3 折叠波导加工
•     5.3.1 基片研磨抛光
•     5.3.2 反面溅射-光刻-刻蚀
•     5.3.3 第一次光刻及电铸
•     5.3.4 聚合物丝预制转移技术
•     5.3.5 第二次光刻及电铸
•     5.3.6 SU-8 胶及聚合物丝去除
•   5.4 工艺过程问题总结
•   5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 全文总结
•   6.2 主要的创新点
•   6.3 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 沈亦欢

导师: 陈迪

关键词: 频率选择表面,微加工,多层,对准封装,折叠波导

来源: 上海交通大学

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: 上海交通大学

分类号: O441.4

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.002551

总页数: 101

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