【摘 要】
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太赫兹(THz)波是指频率在0.1到10THz范围内的电磁波,具有低辐射、大带宽等特性。目前,关于太赫兹波的应用研究远逊于其邻近波段,形成了所谓的“太赫兹空白”。然而超材料的出
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太赫兹(THz)波是指频率在0.1到10THz范围内的电磁波,具有低辐射、大带宽等特性。目前,关于太赫兹波的应用研究远逊于其邻近波段,形成了所谓的“太赫兹空白”。然而超材料的出现克服了材料自然属性的限制,为发展太赫兹技术创造了基础条件。已经证实,利用超材料与电磁辐射的相互作用可以实现太赫兹波的调控。在此基础上,本文通过对开口环形超材料及线栅结构的研究,实现了多频高Q法诺(Fano)共振的激发,提出了太赫兹线栅反射器及法诺(Fano)共振开关器件。具体内容如下:1、通过研究法诺(Fano)共振的产生机理,设计了两种新型非对称开口环结构。其一是开口环的变体,受y-极化的法向入射太赫兹波激发,在频谱中产生了位于0.468THz、0.554THz处的双频高Q法诺共振(F1、F2)和0.774THz频点处的偶极子(Dipole)共振。另外一种是开口环嵌套结构,相较于开口环变体,该结构在0.891THz处引发了新的高Q法诺响应(F3)。理论上,通过调整结构参数可以实现各法诺(Fano)共振的强度与Q值的大调谐,并且F1、F2和F3的Q值最高分别可达43.9、78和69.3。2、基于氧化铟锡线栅结构,本文提出了一种光学透明且反射率可调的太赫兹反射器。该器件在0.22-0.5 THz的频率范围内具有0.5至0.97的可调反射率,在450-800 nm波长范围内具有约60%的高透光率。这种透明反射器能够优化太赫兹系统中的光辐照路径,从而提高系统整体性能。3、通过理论研究周期线栅与开口环变体的复合结构,提出了新型法诺(Fano)共振的可控开关器件。归因于法诺(Fano)共振的敏感特性,该器件的响应幅值受活性材料的可变导电性控制。而且周期线栅作为太赫兹透明电极,不会影响环结构的共振特性。这种复合结构设计为太赫兹的调控应用研究提供了新的思路。
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