太赫兹波超材料激光诱导化学镀制备技术研究

摘要

超材料是由亚波长结构单元周期性排列组合成的人工复合材料。通过改变共振单元的结构形状或尺寸可以灵活地改变材料对电磁波的响应，实现如吸波器、滤波器、传感器和偏振器等各种功能器件。随着微加工技术的蓬勃发展，使太赫兹波段的超材料成为可能。太赫兹波超材料的制作通常采用传统光刻的方法，但是该方法流程复杂，而激光诱导化学镀作为一种新型加工工艺以其简便、灵活和低成本的优点逐渐受到研究者的青睐。本文主要研究了太赫兹波超材料的制备技术激光诱导化学镀。实现了双层金属结构的超材料制作，并分别制备了单层类电磁诱导透明谐振器和双层金属线栅偏振器。经太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）测试证明该方法简便有效。本文主要研究工作如下：
　　(1)研究了一种太赫兹波超材料的制备技术—激光诱导化学镀。首先利用激光曝光在涂覆有AgNO3胶体的聚合物材料表面图形化沉积金属银，然后进行化学镀实现铜镀层的沉积。主要工作包括表面处理、激光直写和化学镀铜等工艺研究，重点介绍了激光直写参数对金属线的影响、自动对焦的实现以及双层金属结构超材料的实现。
　　(2)利用时域有限差分法（FDTD）对由同心的大小圆环组合成的双圆环（DR）结构进行了仿真分析，并利用激光诱导化学镀技术在45μm聚酰亚胺（PI）薄膜上制备了DR样品。THz-TDS测试结果表明该DR结构具有类电磁诱导透明（EIT）效应。在0.42THz附近出现了一个透明窗口，谐振峰的Q值为12，相比单独圆环提高了一个数量级。
　　(3)设计并制备了双层金属线栅结构的太赫兹波偏振器，采用45μm的PI薄膜为基底，利用激光诱导化学镀技术在基底两面分别制作了金属线栅。利用FDTD对单双层线栅偏振性能进行了对比，并分析了基底厚度、金属厚度、基底损耗和两层线栅之间偏移量对双层线栅偏振器（BWGP）性能的影响。经THz-TDS测试，在0.2～1.6THz范围内，BWGP的TM波透过率高达67％，消光比超过45dB，明显高于单层线栅偏振器。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 微加工技术研究进展

1.3 激光直写技术

1.4 太赫兹波超材料研究进展

1.5 论文章节安排

2 激光诱导化学镀制备技术研究

2.1 引言

2.2 激光诱导化学镀介绍

2.3 表面处理

2.4 匀胶

2.5 激光曝光系统

2.6 化学镀铜

2.7 小结

3 激光直写系统改善

3.1 引言

3.2 激光直写参数的选择

3.3 自动对焦的实现

3.4 双层加工工艺的实现

3.5 小结

4 类电磁诱导透明（EIT）太赫兹波谐振器研究

4.1 引言

4.2 类EIT谐振器设计与仿真分析

4.3 类EIT谐振器样品制备与性能测试

4.4 小结

5 双层金属线栅结构的太赫兹波偏振器研究

5.1 引言

5.2 双层线栅偏振器仿真设计

5.3 BWGP的制备与性能测试

5.4 小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

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