太赫兹超材料可重构滤波器件研究

来源 :云南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanqishi1989
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太赫兹技术在无线通信、安全检测以及医学成像等方面均具有广阔的应用前景。作为最重要的太赫兹功能器件之一,太赫兹滤波器具有选择特定频率信号通过的作用,是近年来的研究热点之一。目前,所报道的太赫兹滤波器功能较单一,限制了其应用发展。而太赫兹可重构滤波器能够在同一结构中实现不同滤波功能的相互切换,具有较高的研究价值。可调谐材料石墨烯和二氧化钒的发现和应用,为设计太赫兹可重构滤波器提供了一种新途径。因此,本论文基于石墨烯和二氧化钒材料设计了三类太赫兹可重构滤波器,主要内容如下:1.基于二氧化钒设计了一种能够实现通带可调谐的太赫兹带通可调谐滤波器,该单元结构由传统的金属-介质-金属三明治结构所构成。其次,在此基础上进一步地设计了一种太赫兹带通可重构滤波器,该滤波器的通带能够在4.22-6.35THz和5.56-7.94 THz间相互切换。除此之外,所提出滤波器在入射角范围0°-35°之间均具有稳定的传输特性。2.基于二氧化钒方形谐振环设计了一种太赫兹带通/带阻可重构滤波器,并且结构简单。仿真结果表明:当二氧化钒处于绝缘态时,该滤波器可以当作一个宽带带阻滤波器,在中心频率4.45 THz处的3 d B带宽为1.8 THz;当二氧化钒发生相变,转变为金属态时,该滤波器由宽带带阻滤波器切换为宽带带通滤波器,在其中心频率3.16 THz处的3 d B带宽为1.24 THz。并且由于所提出滤波器单元结构的旋转对称性,使得该滤波器具备较好的极化不敏感特性。3.基于二氧化钒和石墨烯设计了一种太赫兹滤波器/吸收器。当二氧化钒为绝缘态并且石墨烯的费米能级Ef=0 e V时,该器件可以当作一个宽带带通滤波器;当二氧化钒相变为金属态并且石墨烯费米能级Ef=0.9 e V时,该器件可切换为一个宽带吸收器。本文设计研究的三种太赫兹可重构滤波器对高效调控太赫兹波具有重要的研究价值,并为太赫兹技术的未来发展奠定了一定基础。
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