宽频太赫兹减反增透器件研究进展

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1、宽频太赫兹减反增透器件研究进展　　摘要：介绍了国内外宽频太赫兹减反增透器件的研究进展以及在基于高阻硅衬底的聚苯乙烯上用热压印法制备出的一种减反结构。利用这一减反结构制备出的减反器件的透射率比传统的结构要增加近20%，在基于高阻硅衬底的高折射率纳米复合材料（TiO2COP）上，经热压印后的减反器件在1.02THz处的透过率为64.9%。最后简要地介绍了太赫兹减反增透器件的实际应用。　　关键词：　　太赫兹；复合材料；减反；热压印；高折射率　　中图分类号：O436.1文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn

2、.10055630.2016.06.015　　Abstract：IntheTHzregionhighresistivitysiliconaverycommonopticalcomponentinaterahertzsystemhasaverywiderangeofapplications.Throughtheintroductionofresearchprogressoftheterahertzbroadbandantireflectionphotonicdeviceinrecentyearsbothathom

3、eandabroadbroadbandantireflectivestructurebyahotdeformation（thehighesttransmittanceisabout20%morethanthatofgeneralstructureandbroadbandantireflectivehighrefractivecomposite（TiO2COP）andthehighesttransmittanceis64〖BF〗.9%at1〖BF〗.02THz）arerespectivelystudied.Fin

4、allywebrieflyintroducethepracticalapplicationsofterahertzbroadbandantireflectivephotonicdevice.　　Keywords：　　terahertz；compositematerial；antireflective；hotdeformation；highrefractive　　引言　　太赫兹波的波动频率一般为0.1～10THz，介于微波和中红外频率范围之间[1]。太赫兹波作为一种独特的辐射波，其性能给分子生物科学、医学成像、安

5、全检查、天文以及未来的通信系统等领域带来了深远的影响，越来越多的研究机构和学者展开了对太赫兹及其相关领域的研究。近二十年来，由于超快光子技术和低尺度半导体技术的快速发展，为太赫兹辐射提供了合适的激发光源和探测手段，这使得太赫兹科学技术在实际应用中取得了飞速发展[25]。　　太赫兹波的产生是太赫兹科学技术研究的关键，然而太赫兹源（如光电导天线）转换为太赫兹辐射波的效率和能量常常相当低，这大大地抑制了太赫兹系统的发展。此外，太赫兹功能元件通常因其表面反射损耗和法布里珀罗谐振影?了整个系统的动态范围和光谱的分辨率，因

6、此，减反对许多太赫兹装置来说是一个非常重要的问题。在可见光范围内的减反技术已经发展了许多年，例如最常用而简单的方法是在高阻硅上镀一层低折射率、厚度为四分之一波长的介电材料，这一方法也同样适用于太赫兹波，但是具有透射率低、带宽窄的合适涂层材料不容易找到[67]。高分子聚合物是一种多功能材料，具有易加工、低损耗、透明性的优点，这使得许多聚合物如聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和环烯烃聚合物（COP）可以在太赫兹波段中得到广泛应用[8]。本文主要介绍太赫兹减反增透器件的工作原理，研究进展和典型的制备方法。　　1太赫兹

7、减反增透研究进展　　近几十年来，太赫兹技术的快速发展以及高阻硅在太赫兹器件上的广泛应用，使得降低高阻硅表面的反射损耗成为太赫兹学者们的研究热点。1999年Englert等提出了利用四分之一波长增透原理的方法制备高阻硅的减反器件[6]，器件选用的是PE膜（在波数84cm-1处折射率为1.52）涂于高阻硅上。在波数为84cm-1（约2.5THz）处所设计的器件透过率可达到90%左右。2000年Gatesman等同样利用四分之一波长增透原理，将高阻硅两边涂上聚对二甲苯材料[7]。这种三层结构的器件在0.45～2.80

8、THz的范围内可实现40%以上的透过率，其中最高可达到90%以上。但是这类方法制备的太赫兹增透器件存在带宽窄，并且材料不容易制备的缺点。　　1984年Mcknight等提出了新的金属膜吸收设计方法[9]，基于金属纳米膜吸收时域信号的反射峰，器件可以实现良好的减反效果。2007年Kroll等根据阻抗匹配原理，使用菲涅耳公式进行建模制作出另一种减反增透器件。实验表明铬和ITO薄膜可以作为有