基于金属-介质-金属结构的太赫兹超材料宽阻带滤波器

为了实现具有多频或宽频特性的太赫兹超材料滤波器,通常将相同或不同的谐振结构在同一平面内进行组合或者进行多层堆叠.通过将尺寸相同的C-型谐振单元分别置于中间介质层的两端,实现了基于金属-介质-金属结构的太赫兹超材料宽阻带滤波器,该滤波器具有较宽的阻带和较好的频率选择性.基于对该太赫兹超材料宽阻带滤波器C-型谐振结构表面的电场和电流分布的仿真分析,深入探讨了入射太赫兹波的传输机理,揭示了滤波器的滤波机制.基于对金属-介质-金属结构和金属-介质结构的超材料滤波器的滤波特性的仿真研究,揭示了宽阻带的形成机理.最后,采用PDMS薄膜制备工艺和金属磁控溅射方法对该超材料滤波器的样品进行了加工制备,并采用传输型的太赫兹时域光谱系统对其滤波特性进行了实际测试,验证了该超材料滤波器的结构设计、仿真和制备的正确性,为今后宽频带超材料滤波器的设计、制备和特性研究提供了参考.     

基于金属-介质-金属结构的太赫兹超材料宽阻带滤波器（英文）

为了实现具有多频或宽频特性的太赫兹超材料滤波器,通常将相同或不同的谐振结构在同一平面内进行组合或者进行多层堆叠.通过将尺寸相同的C-型谐振单元分别置于中间介质层的两端,实现了基于金属-介质-金属结构的太赫兹超材料宽阻带滤波器,该滤波器具有较宽的阻带和较好的频率选择性.基于对该太赫兹超材料宽阻带滤波器C-型谐振结构表面的电场和电流分布的仿真分析,深入探讨了入射太赫兹波的传输机理,揭示了滤波器的滤波机制.基于对金属-介质-金属结构和金属-介质结构的超材料滤波器的滤波特性的仿真研究,揭示了宽阻带的形成机理.最后,采用PDMS薄膜制备工艺和金属磁控溅射方法对该超材料滤波器的样品进行了加工制备,并采用传输型的太赫兹时域光谱系统对其滤波特性进行了实际测试,验证了该超材料滤波器的结构设计、仿真和制备的正确性,为今后宽频带超材料滤波器的设计、制备和特性研究提供了参考.     

基于U 型结构的动态可调太赫兹滤波器设计

太赫兹滤波器是通信等领域重要的功能器件,基于U 型结构的超材料器件因结构简单等优势已广泛用于太赫兹滤波器。传统U 型滤波器的几何参数确定后,其谐振频率、陡峭度等参数不可改变,只能用于特定频带,限制了其应用。对此,文中设计了基于U 型结构的可动悬臂阵列滤波器,在U 型结构中使用双层材料(下层为SiO2 ,上层为金属Al)的悬臂梁,利用温度变化两种材料热膨胀系数不同悬臂发生形变从而改变谐振频率等参数的原理,实现了对滤波器的动态可调控制。使用HFSS 进行建模仿真,实现了谐振频率0. 22 THz 的动态调制。另外,在该滤波器基础上文中设计了双层材料-介质-双层材料的双面结构,使下降沿和上升沿陡峭度提高到了921. 24% / THz 和547. 92% / THz,最小透射系数达到了0. 0023,滤波效果得以优化。     

太赫兹滤波器

太赫兹技术在生物、国防以及基础研究等方面有重要的应用,要实现对太赫兹波技术的实际有效的应用,与之相关的太赫兹传导、滤波器件等功能器件至关重要.目前太赫兹滤波器结构主要基于二维光子晶体、超颖材料、表面等离子体等结构.就太赫兹滤波器的研究进展进行了总结,并对其今后的研究发展方向进行了分析.     

基于锑化铟的可调超材料太赫兹带阻滤波器

提出了一种工作在太赫兹频段, 基于半导体材料锑化铟的超材料带阻滤波器.由于锑化铟材料介电常数的特性, 该滤波器的谐振频率能够进行温度调节.同时, 通过有限积分法和等效LMC电路模型分析了滤波器的几何参数对其谐振频率的影响, 这两种方法得到的结果具有良好的一致性.在温度的取值范围是220～350 K时, 滤波器的谐振频率能够从0.91 THz动态调节到1.28 THz, 并且其阻带谐振频率的透射系数能够有限地被抑制.该滤波器的传输特性在30°入射角范围内具有良好的稳定性.设计的可调超材料带阻滤波器将在太赫兹无线通信、传感等方面有潜在的应用前景.     

偏振不敏感的九聚物太赫兹超材料

在实验上提出将九个开口谐振环以第一个谐振环的开口方向为基准按照涡旋状的轨迹排布,且依次将开口环逆时针扭转40,构成九聚物太赫兹超材料,并在理论上系统研究了该超材料的传输特性。将原本只具有单一谐振模式的开口谐振环按照类似于低聚物的结构排布方式构成周期单元结构时,利用结构末端引起的能量耦合来增强相邻谐振器间的能量耦合,便会有更多的谐振模式产生,最终实现偏振不敏感的效果。这种思路丰富了传统超材料离散结构的设计理念,为太赫兹超材料功能器件,如开关,调制器和滤波器等的设计提供了一种新的参考方案。     

基于锑化铟的可调超材料太赫兹带阻滤波器（英文）

提出了一种工作在太赫兹频段,基于半导体材料锑化铟的超材料带阻滤波器.由于锑化铟材料介电常数的特性,该滤波器的谐振频率能够进行温度调节.同时,通过有限积分法和等效LMC电路模型分析了滤波器的几何参数对其谐振频率的影响,这两种方法得到的结果具有良好的一致性.在温度的取值范围是220~350K时,滤波器的谐振频率能够从0.91 THz动态调节到1.28 THz,并且其阻带谐振频率的透射系数能够有限地被抑制.该滤波器的传输特性在30°入射角范围内具有良好的稳定性.设计的可调超材料带阻滤波器将在太赫兹无线通信、传感等方面有潜在的应用前景.     

基于人工超表面/离子凝胶/石墨烯复合结构的太赫兹调幅器件

设计并制备了基于人工超表面/离子凝胶/石墨烯复合结构的太赫兹调幅器件,并对其调制效果进行了模拟仿真和实验验证。该器件以嵌在石墨烯和超表面之间的离子凝胶为电解质,以石墨烯为主动材料,用超表面实现太赫兹波与石墨烯相互作用的增强。通过外加偏压调节石墨烯的电导率,进而达到对太赫兹波的主动控制。结果表明:该器件在较小的外加偏压下就可以在谐振频率处实现73%的调制深度,并且在调制过程中谐振频率几乎保持不变。该器件为小电压下的大幅度太赫兹调制提供了一种新手段。     

基于太赫兹超材料的微流体折射率传感器

设计加工了一种太赫兹超材料微流体传感器件,利用时域有限差分法（Finite Difference Time Domain,FDTD）对其在太赫兹波段的传输、谐振及传感特性进行数值模拟。采用太赫兹时域光谱系统实验研究了偏振方向对传感器灵敏度的影响。实验结果表明,当超材料谐振环开口方向与入射太赫兹波的偏振方向平行和垂直时,折射率传感灵敏度可分别达到39.29 GHz/RIU和74.43 GHz/RIU。通过等效电路模型对该超材料器件的传输和谐振特性做了分析,并进一步明确了其传感机制。该超材料器件可对微量液体（5 l/mm2）实现芯片式的折射率传感,具有较高的传感灵敏度,在化学生物传感器的设计和制造领域具有潜在的应用前景。     

太赫兹波在谐振环多层超材料传输特性的研究

利用时域有限积分法研究了太赫兹波在谐振环多层超材料的传输特性。结果表明,对于尺寸相同的谐振环构成多层超材料,超材料从1层变化到5层时,在共振频率0.80 THz处,谐振谷值从-17 dB～-44 dB,共振明显比单层强很多。对于不同尺寸谐振环构成多层超材料,共振频谱带宽明显增强,半高全宽从0.08 THz变化到0.26 THz。结果表明,多层超材料具有比单层更好的太赫兹波特性,这些传输特性为太赫兹波滤波器、吸收器及偏振器等器件设计具有重要价值。     

太赫兹多谐振Metamaterials的研究与设计

在安全检查、通信等领域有重要应用的太赫兹渡技术中,对无源器件的研究较为薄弱。为了设计实现该频段的多带无源器件。采用电响应Metamaterial及等效电路模型理论,通过双谐振结构仿真研究,得到几何参数对双谐振器件谐振性质影响的变化规律。并首次提出一种工作在THz频段的电响应三谐振Metamaterial结构设计。经过优化,得到一个具有强谐振且各谐振点分隔很好的Metamaterial结构。     

太赫兹波导多通道滤波器的研究

研究了一种基于多模共振的多通道太赫兹波导滤波器。在太赫兹周期结构波导中引入缺陷,可以在禁带范围内形成通带,从而实现窄带滤波。通过数值模拟对多通道滤波器的特性进行了研究。结果表明,通过改变缺陷长度可以实现通道数可调的多通道滤波功能,通道数可达10~12个,透过率均在98%以上。此外,改变波导结构的周期个数,还可实现对通带带宽的调控,最窄带宽可达0.01 GHz。该波导滤波器性能优良,具有结构紧凑、易于集成、透过率高、通道多、带宽窄等优点,为太赫兹波段功能器件的研制提供重要的技术参考。     

同轴金纳米管有序阵列的光学特性及滤波应用

为实现超材料滤波器在可见和近红外波段的多波段可调滤波,通过时域有限差分法对同轴金纳米管有序阵列进行数值模拟,研究了该结构中圆柱形和间隙表面等离激元的吸收特性及其滤波应用,分析了共振波个数及波长位置与结构参数的关系.仿真结果表明,通过调节结构参数可以实现在600～1700 nm范围内多波段可调滤波.     

太赫兹光场成像的实验与处理研究

太赫兹波的频率介于红外线与微波之间,其独特优势使得太赫兹三维成像已成为国内外的研究热点。为了将光场成像技术拓展到太赫兹波段,介绍了太赫兹光场成像的实验与处理方法。采用太赫兹相机阵列采集到了一系列特定视角的太赫兹光场数据。针对由成像系统的器件限制导致图像存在较强噪点等问题,通过离散余弦变换（Discrete Cosine Transform, DCT）滤波达到了较好的去噪效果并有效保留了图像的细节信息。利用峰值信噪比（Peak Signal-to-NoiseRatio, PSNR）和结构相似性（Structural SIMilarity, SSIM）图像质量评价指标对比了多种滤波去噪方法,证明了DCT滤波方法对于太赫兹图像预处理的可行性。通过选取不同深度值得到了不同景深处的图像重构结果,初步实现了太赫兹光场成像的数字重聚焦。     

太赫兹成像技术在站开式安检中的应用

在日益严峻的公共安全形势下,太赫兹技术的飞速发展为反恐安检提供了一项新的有效手段。分析了太赫兹波的特点及其在成像安检中应用的潜在优势,探讨了太赫兹成像安检的主要技术手段,比较了主动式和被动式成像的优劣,并总结介绍了用于安检的太赫兹被动成像和主动成像技术的国内外发展现状,通过对国际主要太赫兹安检成像研究机构的研究历程和近期项目支撑情况的分析,对太赫兹成像安检技术阵列化、多频段、复合式的发展趋势进行了预测,并对太赫兹成像技术在安检和反恐中的应用前景进行了展望。     

多波段热成像阿基米德螺旋线推扫滤光盘工程设计

将阿基米德螺旋线近似逐行推扫的滤光方式与非制冷焦平面探测器(FPA)逐行积分读出进行同步,滤光当前行的同时读出上一行的数据,可改善分时滤光多波段热成像系统的FPA使用效率,从而提高系统帧率.本文从工程应用的角度出发,对阿基米德螺旋线滤光盘(阿盘)的多波段滤光、推扫滤光与FPA逐行读出的时间同步、多波段序列图像的帧识别、阿盘的整机集成等问题进行探讨,为新型多波段热成像系统的设计提供工程经验.     

0.67 THz宽带谐波混频器设计

为研制太赫兹多频段高灵敏度探测仪,依靠太赫兹砷化镓平面肖特基二极管的非线性特性,结合石英薄膜工艺,设计了宽带0.67 THz谐波混频器,并分析了砷化镓平面肖特基二极管性能表征参数指标对太赫兹混频器性能的影响。0.67 THz谐波混频器采用整体综合的设计方法,结合电气仿真软件ADS和电磁仿真软件HFSS,优化电路中不连续性微带与波导之间的电磁空间耦合效率,以混频器的变频损耗为优化目标,最终实现0.67 THz谐波混频器仿真设计。0.62~ 0.72 THz射频范围内,混频器单边带最低变频损耗小于8 dB,本振功率小于4 mW,本振端口与中频端口、射频端口与中频端口之间隔离度大于-30 dB。     

面向一类多频滤波功分器的通用综合设计方法

提出了一种通用的新型多频带滤波功分器综合设计方法,该方法在工业领域和学术领域都具有潜在的应用前景。首先建立了一套完整的闭环解析方程并进行直接综合设计,然后详细展示了所提出的方法在设计任意预设滤波响应(如任意阶数、频带数等)的多频带滤波功分器时的能力,所设计的滤波功分器具有良好的隔离和匹配。因此,该综合方法可以为现代无线通信系统中的多频带滤波功分器提供有效统一的设计指导。设计并制作了三阶双频和三阶三频微带滤波功分器模型作为实例,并进行了测试。测试结果与仿真结果吻合较好,从而验证了所提出的综合设计方法的可行性和所设计的多频带滤波功分器的良好性能。     

直升机平台振动对太赫兹SAR成像的影响分析

太赫兹合成孔径雷达(SAR)能够克服传统机载SAR成像帧率低,慢动目标检测困难等问题。然而相比传统微波波段的SAR,由于载波的波长极短,太赫兹SAR对平台高频振动误差更为敏感。对于适合应用太赫兹SAR系统的直升机平台而言,其振动也明显强于传统的固定翼载机平台,平台振动引起的相位误差将严重影响成像效果。为克服平台振动对太赫兹SAR的影响,采用数值仿真方法,结合直升机平台的振动特性,较为全面地仿真分析了振动谱宽、振动幅度、谐振分量等因素对太赫兹SAR成像质量的影响,得出了平台振动参数与成像系统参数之间的约束条件。     

基于生成式对抗网络的太赫兹图像增强

太赫兹扫描成像中,由于激光器功率波动和仪器振动等原因,导致图像对比度较低,成像质量有待提高,且目前针对太赫兹图像的处理还停留在传统算法阶段.本文结合深度学习思想,提出了一种基于生成式对抗网络的图像增强方法.通过对训练集图像引入模糊和噪声,学习低质量图像和高质量图像之间的映射关系,并将其应用在真实太赫兹图像中.实验结果表...