基于人工微结构的太赫兹柔性功能器件及其平面天线研究

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近年来,太赫兹技术的高速发展离不开太赫兹功能器件的有力支撑。与此同时,太赫兹功能器件对太赫兹系统性能的提升起到极其关键的作用。然而,目前的太赫兹功能器件由于受到传统材料性能与结构的限制,其器件性能难以进一步提高。基于人工微结构的太赫兹功能器件为实现高性能的太赫兹器件提供了新的思路和途径,进而为太赫兹技术的广泛应用奠定基础。因此,本文提出并研究了基于人工微结构的太赫兹柔性线栅结构极化器、柔性花瓣型带阻滤波器和非对称平面蝶形天线,可应用在太赫兹光学系统、通信系统和成像系统等方面,并为扩展太赫兹系统的多功能性提供了新的方法与思路。本文研究的内容如下:1、提出了一种基于氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)的柔性超薄光学透明的线栅太赫兹极化器,使用导电ITO作为线栅图案,以及柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)薄膜作为衬底。所提出的太赫兹极化器可以实现对太赫兹波的极化操控,并为可见光和近红外辐射提供高透光率,因此该器件可以满足太赫兹系统中多光谱协作的性能要求。本工作为实现高柔性和光学透明的太赫兹器件提供了一种新的途径。2、提出了一种基于柔性超薄聚酰亚胺(Polyimide,PI)的花瓣型太赫兹带阻滤波器,使用金属花瓣型阵列作为响应谐振结构,以及PI薄膜作为衬底。所提出的太赫兹带阻滤波器仿真与测试结果具有良好的一致性,可以在0-1.5 THz内实现0.351 THz左右信号的滤除,因此该器件可以满足太赫兹系统的多功能性要求。本工作为太赫兹系统高灵活性、宽扩展性的实现提供了一种新的途径。3、提出了一种非对称金属蝶形天线结构。根据场效应增强效应对蝶形天线结构尺寸优化和极化特性进行了仿真和分析,并且在实验上利用套刻工艺实现了非对称蝶形天线的制备。本工作为具有强耦合性能的太赫兹平面天线提供了一种结构仿真优化思路和实现方法。
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