偏振无关、高品质因数的太赫兹超材料吸收器

摘要

在众多超材料结构中，超材料吸收器作为太赫兹调制器件的必备元素，近年来受到广泛的关注。但由于其自身存在电阻和电磁损耗，超材料吸收器的品质因数一般维持在10以下。目前，提升吸收器品质因数最普遍的方式是利用开口谐振环。然而，开口谐振环的引入必定会打破超结构本身的对称性，使器件变得具有偏振相关性，这为器件的实际应用造成了很大的困难。因此，平衡高品质因数与偏振无关性能是太赫兹超材料吸收器领域一个亟需解决的挑战。基于此，本文结合CST模拟仿真，成功设计出兼具高品质因数和偏振无关性能的太赫兹超材料吸收器，并对其从理论分析、结构设计、性能探究等方面展开研究。
　　太赫兹超材料吸收器的基本理论研究。文中结合太赫兹电磁波在器件中的传播公式，分析吸收器完美吸收的必要条件。并按照吸收器从顶部功能层到底部功能层的顺序，分别深入研究了阻抗匹配理论、金属共振理论、太赫兹电磁波在金属中的趋肤深度方程以及模拟软件CST的计算原理，为偏振无关、高品质因数的太赫兹吸收器的设计研究奠定较好的理论基础。
　　器件的结构设计与理论验证。本文通过合理设计硅层、金属铝共振器、聚丙烯介质层的参数，设计出满足预期需求的太赫兹吸收器。同时，按照上述理论研究，对器件进行了包括材料选择、参数设计、阻抗匹配、趋肤深度等方面的理论验证，并结合CST仿真软件的监视器，对器件吸收机制进行分析与验证。
　　器件的性能探究和应用扩展。为了更好地探究所设计结构的共振吸收性能，文中对器件的共振频率进行理论求解，模拟验证共振频率与器件尺寸、上层折射率的变化关系，研究金属种类、介质层厚度、太赫兹波入射方向等对器件性能的影响，找到影响器件吸收性能的关键因数，以便对器件结构设计进行优化。最后利用改变共振器结构的方式对所设计的器件进行结构扩展，以满足不同共振频率、不同吸收性能的应用需求，为论文中所设计的兼具高品质因数和偏振无关性能的太赫兹吸收器在实际应用中的进一步推广提供广泛的依据。

目录

第1章 绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.1.1课题的来源

1.1.2课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.2.3国内外文献综述的简析

1.3 本文的主要研究内容

第2章 偏振无关、高品质因数吸收器的基本理论

2.1引言

2.2 吸收器的吸收原理

2.2.1阻抗匹配理论

2.2.2共振理论

2.2.3趋肤深度

2.2.4计算原理

2.3本章小结

第3章 太赫兹吸收器的结构设计及理论分析

3.1引言

3.2 偏振无关、高品质因数吸收器的结构设计与性能表征

3.2.1材料选择与设计

3.2.2阻抗匹配验证

3.2.3吸收机制与模拟表征

3.3本章小结

第4章 太赫兹吸收器的性能探究和应用扩展

4.1引言

4.2 吸收器共振频率的求解

4.3 偏振无关、高品质因数吸收器的性能探究

4.3.1不同金属种类的作用效果

4.3.2 介质层厚度的影响

4.3.3 上层折射率的作用响应

4.3.4 斜入射下太赫兹吸收器的响应

4.4 偏振无关、高品质因数吸收器的结构拓展

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢