【摘 要】
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太赫兹（Terahertz,THz）波是指波长在0.03mm到3 mm范围内的电磁波,在航空航天、生物医学和安全检测等领域具有重大应有价值。然而,由于高性能THz探测器的缺乏极大地限制了对THz波的开发,吸波体和传感器作为THz探测器的关键,近年来吸引了越来越多的关注。通过对国内外研究现状调研、分析后发现,目前的研究主要集中在设计性能灵活可调的吸波体和高性能传感器,基于该需求,本文主要进行了以下研
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太赫兹（Terahertz,THz）波是指波长在0.03mm到3 mm范围内的电磁波,在航空航天、生物医学和安全检测等领域具有重大应有价值。然而,由于高性能THz探测器的缺乏极大地限制了对THz波的开发,吸波体和传感器作为THz探测器的关键,近年来吸引了越来越多的关注。通过对国内外研究现状调研、分析后发现,目前的研究主要集中在设计性能灵活可调的吸波体和高性能传感器,基于该需求,本文主要进行了以下研究:（1）设计了两款电调控宽带THz吸波体,有效吸收带宽分别为3.4 THz和2.7THz。其中第一款设计的顶层结构为分散图案,第二款设计的顶层结构为连续图案,利用仿真软件模拟其电调控特性,并利用阻抗匹配原理、内部电场、表面电流和能量损耗分布解释宽带吸收产生的原因。第二款在第一款的基础上进行改进,改进后的设计调控方式更方便,另外探索了角度和结构参数对工作特性的影响。与已发表的研究相比,该两款设计具有易加工、宽带宽、低剖面和宽角度的优点。（2）利用电磁特性随温度变化的材料钛酸锶,设计了两款结构和层数不同的电和温度双调控的窄带THz吸波体,谐振点分别位于3.69 THz和0.69 THz。该两款设计的吸收率和谐振点均可通过外加电场和温度调节。利用仿真软件分别研究了两款设计的电和温度可调特性,除了利用电场和功率损耗分布解释产生吸收的原因。还利用耦合模理论解释吸收率变化的原因,利用微扰理论解释谐振点发生频移的原因,用理论验证了仿真结果。该两款设计与已有的设计相比,均拥有两种调控方法,调节方式更多样。（3）在研究窄带吸波体可调特性时发现,电磁环境的变化可以导致谐振点发生频移,这种现象可以用于设计传感器。通过对传感器的研究现状进行分析,设计了一款基于Fano谐振的高灵敏度传感器。该设计的最大Q值可达30,灵敏度可达98 GHz/RIU,并仿真分析Fano共振产生的原因,对影响灵敏度的因素进行探索。该工作为后续设计超材料传感器提供思路。
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