基于电磁超介质太赫兹波传输动态可调的研究

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1、密级：硕士学位论文基于电磁超介质太赫兹波传输动态可调的研究作者姓名：张俊楠指导教师：赵泽宇高级工程师中国科学院光电技术研究所学位类别：工学硕士学科专业：物理电子学培养单位：中国科学院光电技术研究所二零一五年四月InvestigationoftunableterahertztransmissionbasedonmetamaterialByJunnanZhangADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeo

2、fMasterofengineeringTheInstituteofOpticsandElectronicsApril，2015致谢致谢首先我要诚挚的感谢导师赵泽宇老师，从选题到最终定稿，都给了我诚恳的建议，一直辅导我完成毕业论文的撰写。其次，我要特别感谢李雄副研究员，在实验过程中，李雄老师给了我很多中肯的建议，让我受益匪浅。从实验材料的购买到样品的加工完成，李雄老师给予了我全程指导，让我的实验得以顺利完成，李雄老师严谨的治学态度和务实的科研精神给我留下了深刻的印象，是我今后需要学习的榜样。感谢开放室主任罗先刚研究员和新加坡国立大学洪明辉教授，他们渊博的知识，严谨的工作态

3、度和自律精神成为我今后人生中的一笔宝贵财富。洪明辉教授每日一读每日一写的英语学习方法让我终生受用，再次表示感谢。此外，感谢开放室各位老师和师兄师姐的帮助。黄成老师，姚纳，蒲明博和潘文波师兄在我学习软件的使用上给予了很大的帮助，张铁军和张作军师兄在实验上给予我很大指导，让我少走了很多弯路。感谢何家玉，王炯，王民，吴小雨，梁高峰，汤东亮，张伟，焦蛟，李阳，宋茂文，杜文娟等师兄师姐给我学术上的指导以及精神上的鼓励，让我顺利完成整个毕业论文的写作。感谢高辉，杨鹍鹏，张晓虎，靳金金，闫凯等师弟师妹们的陪伴。同时感谢超净室潘丽老师，高平，刘国平，郑杰，刘贤超，高国平，罗云飞，赵承伟，

4、石衡，曾波，刘玲，刘凯鹏，刘利芹等职工的指导，让我快速的习得了实验的有效方法。感谢实验室同一届的同学陈伟国，王耀辉，龚海龙，孙琦，顾钰，因为有了他们的陪伴和欢歌笑语，我的研究生生活才没有那么枯燥无味，他们同时也是我值得学习的榜样。感谢我的室友周旭东和张少强，他们在生活上帮助了我很多。感谢研究生部廖俊莉、胡琛和朱文老师提供我生活上的便利。感谢实验室周秀英，杨磊磊，潘思杰等老师给予工作上的帮助，让我实验得以顺利完成。同时，感谢我的家人，正是由于他们在背后默默地支持和鼓励，才让我有机会接受知识的洗礼。最后，感谢在百忙之中抽出宝贵时间为我评阅论文的各位前辈和专家！张俊楠2015.

5、04.08I摘要摘要太赫兹波通常被定义为0.1-10THz范围内的电磁波，在科学应用方面具有巨大潜在应用价值但缺少有效地开发。太赫兹技术发展的过程中，功能器件的集成化和智能化是必然趋势，实现太赫兹波的主动控制是至关重要的一步。目前，实现太赫兹主动控制的方法大部分都利用材料本身的非线性特性，很大程度上限制了太赫兹波传输的动态调制范围。本文基于双层材料之间热膨胀系数的差异，实现结构的三维变形，设计出一种动态可调太赫兹滤波器，具体研究内容如下：（1）将传统开口谐振环（SRR，Split-ringresonator）与可动悬臂相结合，设计出双层（Al和SiO2）可动悬臂阵列。利用

6、双层材料之间热膨胀系数的差异，通过改变温差实现悬臂的弯曲，设计出调制范围达到0.32THz动态可调滤波器。并采用电磁理论深入分析了引起谐振偏移的物理机制。（2）本文同时采用了新型形状记忆材料（ShapeMemoryMaterial，SME）NiTi合金进行双层SRR可动悬臂阵列的设计仿真，理论上验证了形状记忆合金NiTi在超材料结构设计方面的可行性。形状记忆效应指将材料在特定条件下进行变形，通过施加适当的外界条件，材料可以恢复到变形前形状的现象。和普通金属相比，形状记忆合金具有形变量大，可恢复性和实用性强等优点。（3）为了验证形状记忆合金NiTi的形状记忆效应，文章采用传

7、统光刻技术实现了SRR可动悬臂阵列样品的加工，并采用干涉仪对NiTi的形状记忆效应进行了表征，实验上验证了NiTi的可恢复效果。（4）采用太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）对SRR可动悬臂阵列样品进行了光谱测量，详细分析了不同温度下太赫兹透射谱的变化情况。对于实验和仿真存在的差异，文中给出了详细的原因分析，并提出了进一步的优化方案。关键字：太赫兹波，超材料，可动悬臂，动态可调IIABSTRACTABSTRACTTerahertzwaveisgenerallydefinedaselectromagneticwavefrom0.