柔性MEMS太赫兹超材料调控器与吸收器的理论与实验研究

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太赫兹超材料已经在理论分析和实验研究方面取得了巨大的进步。目前被广泛研究的太赫兹超材料器件有太赫兹超材料调控器,吸收器,传感器等,然而这些器件大多数加工制作在硬性衬底材料上,不能很好的应用在曲面情况下。因此,本文主要以太赫兹超材料的共振原理和结构设计为基础,探究了以Parylene-C为衬底的柔性太赫兹超材料调控器和吸收器的仿真设计、实验制备与性能测试。具体分为以下两部分:1)设计了两种柔性太赫兹超材料调控器,它们在柔性,极化无关性,双频带,调控方式和加工工艺等方面展现出了创新性和竞争力。第一种结构由完全相同的互补Omega环组成,它可以实现沿着X轴和Y轴不同方向上的压缩调控:在X轴方向的压缩调控中产生21%的单频带幅值调控而在Y轴方向实现了双频带幅值调控。为了优化调控器的极化无关性,我们在结构一的基础上将其基本单元依次旋转90°构成了结构二,该结构在压缩调控时产生双频带反向调控,即在低频处随着压缩位移增大幅值上升而在高频处随着压缩位移增大幅值下降。同时结构二在沿X轴或者Y轴压缩调控时展现出了同样的调控性能,证明了良好的极化无关性。我们采用机械压缩的调控方式,使结构设计不需要复杂的连接电路,结构简单易于加工。2)设计了柔性太赫兹超材料吸收器。我们仍然以Omega环为基本结构,探究了吸收器的关键尺寸对吸收性能的影响并依此确定结构的最优尺寸。我们设计了两种吸收器,其中第一种吸收器是以完全相同的Omega环为单元,在0–1.4THz内产生多个吸收峰。第二种吸收器将4个相同的Omega环组成中心对称结构,中心对称结构的设计使吸收器的吸收幅值在较大的角度范围内不随极化角度和入射角度的变化而变化。此外,我们在传统吸收器三明治结构的基础上创新提出了四层结构的设计,使器件制作完成后能顺利从硅基底剥离下来,实现柔性器件在曲面中的广泛应用。
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