F波段液晶反射移相单元的研究

文章设计了一种工作在F波段的单偶极子液晶反射移相阵列,液晶反射移相阵列由多个单偶极子谐振结构单元、液晶、石英板和金属铜组成。首先通过电磁仿真软件,基于等效介电常数模型对单偶极子液晶反射移相阵列的单元进行设计,分析了液晶材料的不均匀性和各向异性,建立了精准的仿真模型,对液晶反射移相阵列的单元进行分析,最后对实际制作的单偶极子液晶反射移相阵列进行了测试,测试结果显示加载20V偏置电压可以在102GHz附近实现190°以上的相移。     

BST薄膜的制备工艺与太赫兹介电特性测试

经过多组对比实验,通过XRD、AFM、SEM等表征手段优化了BST薄膜的制备工艺。结合BST基薄膜器件的电极制备、微结构加工制备了太赫兹频段电可调的频率选择表面。通过太赫兹测试系统验证了在太赫兹频段BST薄膜的可调性,在电场作用下通带频率可以从0.85THz调节到0.87THz,结合仿真研究给出了确定铁电薄膜在THz频段介电参数的方法。相关研究可用于精确测定铁电薄膜在THz频段的介电特性,为铁电薄膜功能器件的研制提供精确的介电参数测试方法。     

加载二氧化钒的太赫兹宽带可调超材料吸波体设计

为了实现太赫兹波调制器件对太赫兹波的快速响应,设计一种基于二氧化钒(VO_2)电阻膜的太赫兹波段宽带可调谐超材料吸波体,研究不同温度时吸波体的吸收率,并通过监控表面电流分布,分析吸波体宽带吸收以及可调吸收的机理。结果表明:吸波体在温度为35℃时表现出宽带吸收特性,吸收率大于90%的频段频率为6.508～9.685 THz,带宽为3.177 THz,通过改变温度可以实现吸波体吸收率的调控;该吸波体对电磁波的吸收具有极化不敏感和宽角度吸收的特点。     

基于缺陷地慢波传输线结构的液晶移相器设计

为了实现低插损、大相位覆盖范围的加载缺陷地结构(DGS)的微带线液晶移相器,利用 HFSS仿真软件对 DGS微带线液晶移相器进行建模和仿真,通过改变DGS的形状来改变单个移相单元的色散特性,提升单个单元的移相能力,从而减少移相单元的使用数量,降低移相器传输线整体插损。以哑铃型DGS的液晶微带线移相器作为参考标准,比较了5种形状的DGS(哑铃型、减少DGS面积、一阶分形、三角形、交叉型)的移相能力和插损差异。仿真结果表明:下一阶分形和交叉型DGS微带线液晶移相器移相能力较好,最后对不同介电常数的移相器进行仿具观察其S 参数和移相能力,进一步验证了这一结果。     

基于VO_2相变原理的多频谱可调超材料吸波体设计

利用二氧化钒(VO_2)绝缘体相-金属相的相变特性,将VO_2与超材料吸波体相结合设计了一种多频谱可调超材料吸波体.采用CST Microwave Studio软件对其在太赫兹波段和红外波段的吸收率曲线进行仿真模拟,仿真结果表明,当温度设置为高温状态(80℃)时,VO_2表现为金属相,此时在太赫兹波段表现为超吸收的特性;而当温度设置为低温状态(40℃)时,VO_2表现为绝缘体相,此时在红外波段表现为超吸收的特性;随后分别仿真模拟了VO_2为金属相时VO_2十字架臂长和VO_2为绝缘相时金属十字架臂长对吸波体吸收特性的影响;最后对该吸波体表面电流分布及内部的空间电场进行仿真与分析,并阐述了其电磁吸波及多频谱可调的机理.最终结果表明该超材料吸波体可以通过改变温度分别实现对太赫兹波段和红外波段的超吸收,在多频谱隐身、多频谱探测和多频谱通信等领域具有潜在的应用价值.     

基于环形电磁矩超材料的可调谐太赫兹吸收器

本文提出一种反向开口双金属谐振环超材料集成微流通道的可调谐太赫兹波吸收器.数值分析了超材料环形电磁矩的高效激发,讨论了环形电磁矩的共振吸收谱对微流介质层的介电参数与磁参数调控的响应.采用可电控液晶材料注入微流通道的方案,通过太赫兹透明电极施加外部电场控制液晶折射率变化,实现太赫兹超材料吸收器工作频率的大范围动态调谐.频率移动量超过100%的共振带宽,相对调谐量(Δf/f)可高达15%,频率调谐呈现良好的线性操作特征和近100%吸收率的完美吸收性能.所提出的可调谐太赫兹吸收器在太赫兹探测和微流生化传感领域具有广阔的应用前景.     

太赫兹量子级联激光器制备及其成像应用

太赫兹辐射源是太赫兹频段应用的关键器件．全固态相干太赫兹量子级联激光器作为一种重要的太赫兹辐射源具有能量转换效率高、体积小、轻便和易集成等优点．介绍了太赫兹量子级联激光器在激射频率和最高工作温度方面的研究进展,重点讨论了太赫兹量子级联激光器的制作工艺和测试方法．最后简单概述了太赫兹量子级联激光器在成像领域的应用．     

堆叠多层石墨烯的太赫兹电导研究

单层石墨烯具有可调的太赫兹电导,有望应用于制作新型太赫兹器件,然而这种调谐的变化范围有限,通过多层石墨烯的堆叠可以拓展石墨烯太赫兹器件的性能上限。本文通过太赫兹时域光谱研究了石英衬底上不同层数堆叠的石墨烯的太赫兹透过特性,并使用Drude模型以及菲涅尔定律对实验结果进行了理论模拟。实验数据与理论结果的匹配表明:随机堆叠的多层石墨烯在太赫兹波段可以看作没有电子耦合的多个单层石墨烯,其太赫兹电导具有更宽的调谐范围,同时化学掺杂可以进一步提高材料的载流子浓度,从而获得更高的太赫兹电导。     

基于二氧化钒的可调双宽带太赫兹超材料吸收器

基于VO₂的相变特性提出一种具有双宽带特性的太赫兹超材料吸收器,包括对角放置的VO₂图案层、电介质层以及金反射层共3层结构。对吸收器的结构建模、吸收效果及吸收特性等进行了仿真分析,仿真结果表明,所设计吸收器吸收率大于90%的两个带宽分别为0.73 THz和0.6 THz。在通过热控制诱导VO₂从绝缘态到金属态的相变过程中,吸收率分别在31%～93.1%和30%～95.2%之间实现连续可调。另外,通过研究不同偏振角及入射角下所设计超材料吸收器的吸收性能发现,该吸收器具有偏振无关、偏振不敏感以及大入射角吸收特性。所设计吸收器有望在如太赫兹通信、成像和探测器等利用太赫兹波段领域得到广泛应用。     

芳香族化合物的太赫兹频段动力学及定量分析

本文利用太赫兹时域光谱技术研究了苯、萘、偶氮苯、萘-苯混合物和偶氮苯-苯混合物在太赫兹频段的光学特性及动力学特征,应用密度泛函理论计算得到了苯、萘和偶氮苯的分子振动谱.萘和偶氮苯均有明显的吸收峰,萘在太赫兹频段的吸收模式来源为萘分子层间的相互作用和晶格振动,偶氮苯分子沿着N-N链的面内摇摆振动、苯环面的面外摇摆振动和面内剪切振动为吸收模式来源,从而引起了其在太赫兹频段较强的吸收,苯在太赫兹频段的吸收是由于分子与其邻近分子的碰撞产生的少量诱导偶极矩的作用.通过对不同质量分数浓度的萘-苯和偶氮苯-苯二元混合物的太赫兹特征谱的研究,发现混合物的折射率随浓度呈现线性关系,依据Lambert-Beer定律,利用该线性特性可作为混合物中物质成分和浓度的预测.     

高温超导约瑟夫森太赫兹辐射源

本文回顾了约瑟夫森结阵太赫兹信号源的研究背景和本征约瑟夫森结的发展,详细介绍了高温超导单晶Bi2Sr2CaCu2O8本征约瑟夫森结阵太赫兹源的样品制备、工作原理、自热现象及频率可调性等特性.这种太赫兹辐射源最高工作频率和可调频率范围已分别超过1THz和500GHz,在空间通信、波谱成像、环境监测等方面将会有重要应用.     

太赫兹频段高折射率超材料的设计和特性研究

设计了太赫兹频段的高折射率超材料,该结构是通过在介质板的两侧对称的蚀刻"双开口环"型金属贴片而构成.研究结果表明:当电磁波垂直入射的情况下,谐振频率(0.52THz)附近的折射率高达200,且在0.51THz到2THz频段范围内,折射率均大于70.该超材料具有结构简单、便于加工,宽带等优点,在太赫兹波通信、成像等方面有广阔的应用前景.     

正烷烃分子的太赫兹频段振动动力学

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了C5–C10,C18,C22,C32正烷烃在太赫兹频段的光学特性,在C5–C10范围内,正烷烃的折射率随着碳链的增长而单调线性递增,在C18–C32范围内,折射率值出现拐点后与碳数成线性递增关系,而吸收系数与碳数及表面形貌之间没有明显直接的关系.结合密度泛函理论计算得到了C5–C10,C18正烷烃在太赫兹频段的振动谱,正烷烃在太赫兹频段的主要吸收模式来源为C-C链大骨架振动,并且分子大骨架振动的频率随着碳数的增加向低频移动.实验结果为石油有机质的太赫兹光谱分析提供了理论基础,表明太赫兹技术可以用于烷烃分子物理性质的预测分析.     

金属刻槽太赫兹波导传输特性分析

波导型人工结构可用于实现太赫兹生物传感器——一种重要的太赫兹功能器件。太赫兹波导在太赫兹技术及应用领域具有重要意义。利用CST电磁仿真软件建模和分析了太赫兹波在空心金属矩形波导中的传输特性,比较了在空心金属波导内部进行刻槽和在空芯部分加载介质时不同入射频率的太赫兹波的S21参数,与太赫兹光谱实验结果进行了比较、分析和验证。     

太赫兹通信研究进展

随着人们对无线多媒体业务的需求越来越高,太赫兹通信逐渐引起人们的关注。太赫兹频段能够提供超高带宽,为支持超高速数据传输提供了可能。目前,SG 100G研究小组正在进行太赫兹频段通信相关标准的制定,根据该研究小组前期研究成果,对太赫兹通信的特点、面临的挑战、应用场景、无线链路模型、相关MAC协议进行了分析归纳,并在最后对太赫兹通信研究方向和发展趋势进行了展望。     

基于石墨烯可调和增强太赫兹渡越辐射研究

太赫兹辐射具有量子能量低、信噪比高、频率宽等一系列特殊性质,在各个领域都具有相当重要的应用前景,随着太赫兹技术的发展以及应用领域的拓展,迫切需要性能各异的太赫兹辐射源.基于光子学和电子学相结合产生辐射的方法弥补了传统电子学方法产生的辐射功率高但频率低和传统光子学方法频率高但功率低的缺点,解决了太赫兹源遇到的难题.本文根据石墨烯表面等离子体波位于太赫兹波段的独特性,采用经典电磁理论,研究电子注以任意角入射石墨烯时产生太赫兹渡越辐射的场分布和光谱角分布;通过MATLAB数值计算,分析了渡越辐射的辐射特性,以及入射角度、介质和石墨烯电导率对所产生的渡越辐射的影响,利用光谱角分布更直观地展现了渡越辐射能量的特点.石墨烯电导率的可调节特性和这种特殊的边界条件,为研究可调太赫兹辐射源提供了灵活的选择和便捷的处理方式.     

太赫兹射线成像的进展概况

太赫兹辐射介于微波和红外之间．本文回顾了太赫兹射线成像的进展情况．与微波、X射线、核磁共振NMR(nuclear magnetic resonance)成像相比,太赫兹成像不仅能给出物体的密度信息,而且能给出频率域的信息,以及在光频、微波和X射线范围内所不能给出的材料的转动、振动信息．太赫兹射线与其他频段的电磁波相比,它能量低,不会造成对生物样品的电离损伤,而且太赫兹射线很容易穿过介电材料,因而可以用于产品的安全监测、纳米材料的无损探伤．因此太赫兹成像技术在生物学、工业安全监测等方面有可能带来新的关键性的突破．     

热载流子效应对GaAs光电导天线仿真的DD模型修正

研究了光电导天线辐射产生的太赫兹电场强度与外加偏置电场的关系。利用太赫兹时域光谱系统对34μm孔径GaAs偶极子光电导天线进行了测量,得到了外加16.2 kV/cm电场时,辐射太赫兹电场趋于饱和。理论分析了热载流子效应是使光电导天线辐射太赫兹电场趋于饱和的主要原因。同时用热载流子效应修正的扩散-漂移模型结合时域有限差分方法对该天线进行了仿真,仿真与实测数据吻合,表明:考虑飞秒激光照射强场条件下GaAs材料,修正的扩散-漂移模型热载流子效应对漂移速度的影响能准确仿真偏置电场与光电导天线辐射场强的关系。     

太赫兹成像技术在人体安检领域的研究进展

分析了太赫兹波的特点及其在人体成像安检中应用的潜在优势,概述了国内外太赫兹人体成像安检的发展现状,总结了太赫兹人体成像安检技术正在向阵列化、多频段、复合式方向发展,并对国内外学者在太赫兹图像处理算法上的研究成果进行了总结。     

太赫兹时域光谱成像系统的研究进展

太赫兹时域光谱成像技术具有穿透性、超快时间分辨能力、指纹光谱特性、安全无辐射电离等显著特点,在物质成分光谱分析、工业材料无损检测领域具有独特的应用价值,成为近些年来的研究热点。基于此,从成像体制和成像算法两个方向进行介绍。在成像体制层面,全面介绍了逐点扫描成像、太赫兹焦平面成像、太赫兹光电导阵列成像等二维的成像方式,以及突破衍射极限的太赫兹近场成像技术;在成像算法层面,介绍了飞行时间成像和断层扫描成像技术等三维成像方式。列举了太赫兹技术在生物医学、无损检测、安防检测等领域的应用。最后总结了当前太赫兹时域光谱技术所面临的问题。