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太赫兹新型人工电磁介质基础及其吸波应用研究

作　者: 周浩
导　师: 沈建其；金毅
学　校: 浙江大学
专　业: 光通信技术
关键词: 新型人工电磁介质 太赫兹波段 十字架阵列 吸波结构 互补结构 调制器
分类号: O441.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


新型人工电磁介质是一种具有特殊电磁性质的全新的人造材料。其电磁特性主要是由结构而不是由其构成材料所决定。自其被发现之后,因其特殊的性质引起了广泛的关注,并在左手材料、完美透镜、慢波、电磁器件以及隐性材料等方面的应用得到很多的理论和实验研究。在太赫兹波段,由于自然存在的许多材料对太赫兹辐射不敏感,应用于该波段的电磁器件一直非常有限。正因为新型人工电磁介质能通过改变自身的结构而达到响应太赫兹辐射,新型人工电磁材料能在太赫兹波段得到很好的应用,这也正是我们研究太赫兹新型人工电磁介质的理论和应用的主要驱动力所在。本文主要包含的工作是应用于太赫兹波段的新型人工电磁介质的基础研究和其在吸波调制方面的应用研究,包括对其结构的探索及其太赫兹响应的物理本质的研究,其中十字架阵列的结构及其互补结构是研究的主要对象。基于这种结构的一些太赫兹吸波和调制方面应用也得到设计和检验,包括太赫兹吸收体、光开关和调制器等。本文完成的主要工作包括：●对新型人工电磁介质的基本理论进行了详细的研究。对SRR及金属线阵列组合结构和十字架阵列结构的基本物理模型以及分析中通常使用的传输线模型都进行了详细的研究和说明。●对模拟和实验研究太赫兹波段新型人工电磁介质的方法和步骤进行了介绍和简述,包括商用软件CST微波工作室模拟仿真及实验制备太赫兹新型人工电磁介质的过程。●实验上在已有的理论基础上设计制作了基于十字架阵列结构的单层太赫兹吸波体,验证了太赫兹新型人工电磁介质的优势和可行性。●对太赫兹新型人工电磁介质的进一步应用进行了研究,包括对十字架阵列结构及其互补结构应用于太赫兹调制器的原理和可行性及其优劣进行了详细的研究。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 前言  10-17
  1.1 新型人工电磁材料及其太赫兹波段应用  10-15
    1.1.1 传播特性  10-12
    1.1.2 亚波长成像  12-13
    1.1.3 实现新型人工电磁材料的几种方法  13-14
    1.1.4 新型人工电磁材料在太赫兹波段的应用  14-15
  1.2 论文所做工作的意义  15
  1.3 论文的组成  15-17
第2章 新型人工电磁介质基础和应用分析  17-44
  2.1 主要结构  17-29
    2.1.1 金属线阵列结构  17-19
    2.1.2 开口谐振环结构  19-24
    2.1.3 复合结构  24-26
    2.1.4 结构的发展变化  26-29
  2.2 传输线模型  29-32
    2.2.1 传输线基本理论  29
    2.2.2 复合结构传输线模型  29-31
    2.2.3 金属线对的传输线模型  31-32
  2.3 新型人工电磁材料应用的理论基础  32-39
    2.3.1 开口谐振环结构的介电性质  32-34
    2.3.2 有源新型人工电磁介质器件的原理  34-37
    2.3.3 完美吸波的原理  37-39
  2.4 新型人工电磁介质结构等效均匀化  39-41
  2.5 等效参数提取  41-44
第3章 数值计算仿真  44-51
  3.1 计算方法  44-47
    3.1.1 时域分析求解  44-46
    3.1.2 频域分析求解  46-47
  3.2 CST微波工作室  47-51
    3.2.1 介绍  47-48
    3.2.2 模拟步骤  48-51
第4章 新型人工电磁介质的制备  51-57
  4.1 介绍  51-52
    4.1.1 掩模板设计  51-52
    4.1.2 光刻  52
    4.1.3 金属沉积  52
    4.1.4 剥离  52
  4.2 光刻  52-57
    4.2.1 工艺流程  53-55
    4.2.2 过程参数  55-57
第5章 十字架及其互补结构的研究和应用  57-71
  5.1 十字架结构及其反射式吸波结构  58-61
  5.2 十字架互补结构  61-64
  5.3 太赫兹调制器  64-71
    5.3.1 十字架互补结构反射式吸波  66-67
    5.3.2 n型GaAs电导率初值  67-69
    5.3.3 互补结构调剂  69-71
第6章 结束语  71-72
参考文献  72-77
作者简历  77

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 电磁学、电动力学 > 电磁学 > 物质的电磁性质
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