十字架金属微结构的太赫兹波吸收器研究

设计了一种十字架金属微结构的太赫兹波吸收器,其结构是将金属十字架置于硅基体之上,基体的背面再覆盖一层金属,以此为单元结构经周期排列组成.针对该太赫兹波吸收器提出了一种等效电路分析模型,通过仿真和加工测试证实了该吸收器的中心吸收频率位于0.571THz,吸收率为99.6%,反射率为0.38%,透过率为0,吸收带宽为29GHz.等效电路模型计算结果与测试结果相吻合.结果表明,提出的等效电路模型分析方法是简单有效的,从而为今后太赫兹波器件的研究提供了一种很好的思路.     

微带方形开口环的高效太赫兹波吸收器研究

设计了一种基于微带方形开口环结构的太赫兹波吸收器,它由顶层方形开口环、中间电介质层基体和底层金属板组成.提出一种等效电路模型,利用该模型完成了对太赫兹波吸收器的设计、加工与测试.研究结果表明,吸收器在0.575THz处吸收率高达0.993.通过对器件的物理尺寸及材料参数的灵活调节,经优化设计即可实现对不同频率入射电磁波的高吸收.该吸收器具有结构简单、体积小、吸收率高等优点,有望在频谱成像、热辐射探测等应用中发挥重要作用.     

SiC和Si_3N_4粉体的太赫兹时域光谱研究

采用太赫兹时域光谱装置测试SiC和Si3N4粉体在0.4～2.4 THz的透射光谱,研究SiC和Si3N4粉体对太赫兹波的吸收性能与其电导率的关系,分析SiC和Si3N4粉体对太赫兹波的散射特性。结果表明,SiC是一种半导体材料,其内部含有较多可以自由移动的载流子,对太赫兹波的吸收较强;Si3N4是绝缘性很好的材料,对太赫兹波的吸收很小;SiC和Si3N4粉体对太赫兹波的散射作用属于瑞利散射,但是测试波长比粉体粒径大得多,散射效果不明显。     

硅材料的太赫兹波频域特性分析

对不同电阻率的N型硅材料(电阻率从5~100Ω.cm)在太赫兹波波段的折射率、消光系数和吸收系数等特性参数,利用返波振荡器(BWO)太赫兹波系统进行了测试、计算和分析,得到N型硅在0.23 THz到0.375 THz频段范围内的光学特性.表明在这一波段N型硅的太赫兹波吸收系数随着电阻率的增加而减小,吸收系数最小值可达到3.39×10-4cm-1.分析表明,它将是潜在的太赫兹波波导的最佳候选材料.     

磁控溅射超薄金属膜在太赫兹波段的光学特性

采用THz时域光谱测试技术，对Fe扣Co的超薄金属膜在0.2～2，5THz波段的吸收特性、透射特性以及折射率进行了研究。在室温并去除水份影响的氮气环境中，获得了不同种类扣不同厚度的薄金属膜在太赫兹波段的时域谱．利用Origin7．0扣Matlab7，0软件处理得到这些金属薄膜对太赫兹波的透射率，吸收系数扣折射率．对比发现金属超薄膜在太赫兹波段的光学特性随薄膜厚度以及太赫兹波频率的变化有很大的改变，也就是具有明显的尺寸效应．同时根据所得到的折射率开口吸收系数还可以理论上计算出不同种类与厚度的超薄金属膜在太赫兹波段的复介电函数．     

一种基于光敏半导体的多功能交叉沙漏型超表面

提出一种基于光敏半导体的多功能超表面,该超表面具有双峰吸收、宽频和双频极化转换3种模式.在没有泵浦光照射时,超表面工作在双峰吸收模式,在2.25 THz和2.75 THz两个峰处的吸收率分别为95.1%和94.4%;当超表面处于1 550 nm泵浦光照射条件下,可工作在宽频极化转换模式,在1.32 THz～2.15 THz频段的极化转换率达到90%以上,相对带宽为47.8%;当超表面处于800 nm泵浦光照射条件下,超表面工作于双频极化转换模式,在1.09 THz～1.23 THz和2.12 THz～2.23 THz两个频段的极化转换率均超过90%.此外,通过分析磁场和表面电流分布,解释了不同工作模式的物理机制.本文所提出的超表面有望应用于未来的多功能太赫兹设备.     

失配层结构Bi-Ca-Co-O体系的量子化学计算

采用密度泛函离散变分方法计算了[Bi1.68Ca2O4] RS[CoO2]1.69的电子结构以及化学键,讨论了它们与热电性能之间的关系.从计算结果可以看出,Bi钴酸盐的电子结构有明显的半导体特征,在费米能级附近,Co 3d、Bi 6p和O 2p轨道在费米能级附近做主要贡献.在CoO2层中,Co 3d和O2p在费米能级到-4.5 eV的范围内存在极强的杂化作用,而Bi-O/Bi-O层间的价键关系极弱.从原子净电荷及化学键级的计算结果看,Bi钴酸盐材料有明显的各向异性特征,而且在CoO2层与中间层的层间仅存在Ca与O之间的弱结合.这些都将对体系的热电性能产生影响.     

可见光多频超材料吸收器的制备工艺及性能的研究

利用电化学沉积自组装法制备了具有纳米银树枝结构单元的超材料吸收器。该吸收器采用"金属谐振结构单元层-绝缘层-金属层"复合结构,由直径70～140nm、非周期排列的银树枝结构单元,与聚乙烯醇绝缘层和纳米银金属层组合而成。通过改变电化学沉积过程中的条件,如沉积电压和聚乙二醇-20000浓度,可以实现对超材料吸收器吸收频率点数量和吸收强度的可控调节。实验表明这种吸收器可在538和656nm实现强度为21.1%和24.8%的多频吸收。这种超材料吸收器具有制备工艺简单,制备成本低廉,样品工作面积大等特点。     

可编程THz-TDS锁相放大技术

太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)其光导天线产生的信号与背景噪声相比极其微弱,需要采用锁相放大技术对信号进行放大处理。根据锁相放大的基本原理和太赫兹时域光谱系统的特点,设计出了基于 AD630的可编程THz-TDS锁相放大系统,该系统能够根据使用要求提供合适的中心斩波频率和带宽值。通过实验得到了由模拟开关控制的可编程带通滤波器在不同中心斩波频率处的输出值和带宽的关系曲线,并通过模拟实验验证了系统对微弱信号的探测能力。最后,在光学延迟线移动速度为1500μm/s,连续扫描的情况下,采集到的THz信号的信噪比在50 dB左右。结果表明,该系统具有中心斩波频率和带宽可调,锁相效果好,体积小,便于太赫兹仪器的集成化等优点。     

基于石墨烯超表面的效率可调太赫兹聚焦透镜

本文提出了一种基于石墨烯超表面的效率可调太赫兹聚焦透镜.该超表面单元结构由两层对称的圆形镂空石墨烯和中间介质层组成,其中镂空圆形中间由长方形石墨烯片连接.该结构可实现偏振转换,入射到超表面的圆偏振波将以其正交的形式出射,如左旋圆到右旋圆偏振转换.利用几何相位原理,通过旋转长方形条的方向,透射波会携带额外的附加相位并能满...