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古斯汉欣位移与开口谐振环在太赫兹波段的研究

李庆梅  
【摘要】:太赫兹(THz)波为电磁波谱上一个重要的频率窗口,处于微波与红外之间,属于远红外波段。作为电磁波谱上开发的最后一个频率窗口,其他波段的各种现象在太赫兹波段也被展开了丰富的研究,同时也为其在物理、化学、生物医学、通信、安全检查等各方面的应用开发奠定了基础。本论文所展开的工作也是基于太赫兹波段光学现象的研究,主要是有关古斯汉欣位移的探讨和金属开口谐振环周期结构的透射、传感特性研究。同时两者的测试系统是分别基于太赫兹连续光源与脉冲光源。 本论文的工作包括有以下两部分,且相应地在第三和第四章节详细阐述。 本论文的一部分工作是古斯汉欣位移的模拟和实验测量。基于经典的稳态静相理论,对在太赫兹0.206THz低频处,且确定的材料性质,入射角等条件下计算得到了做古斯汉欣位移实验下的最佳条件;基于最佳条件,选取塑料材料-环烯烃共聚物(COC)建立的三棱柱对作为研究对象,并利用COMSOL软件模拟得到随着三棱柱对间隙的变化对古斯汉欣位移值的影响情况,并得到了模拟的关系曲线;通过设计的实验,完成了两者的探究,并取得了理论模拟与实验较一致的结论。由此,该工作在对古斯汉欣位移的直接测量上具有一定的创新性,并且其在COC材料的波导应用中具有一定的参考价值。 本论文的另一部分工作是基于超材料(metamaterials)的研究,设计了一种金属双开口谐振环周期结构,通过尺寸的变化从模拟及实验两方面对其透射特性进行讨论,并得到其在太赫兹波段具有频率调节的作用;另外当样品周围环境介电常数的改变,同样也从理论与实验两方面探讨得出结构的太赫兹吸收特性随之受影响,体现在透射谱中吸收峰位发生偏移。由此,该工作说明设计的结构在太赫兹波段具有频率调制器或者传感器方面的应用。


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