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《南京大学》 2012年
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Tl_2Ba_2CaCu_2O_8高温超导薄膜人工周期结构的太赫兹响应

万杰  
【摘要】:太赫兹(Terahertz,1THz=1012Hz)波位于毫米波和远红外之间,通常指的是频率在0.1THz-10THz范围内的电磁辐射。在这个波段的辐射源、功能器件和检测器是研究的重点。本文主要研究Tl2Ba2CaCu208高温超导薄膜周期性亚波长结构与薄膜层状结构之间Josephson结的等离子体振荡模式的耦合,发现利用表面等离子体模式可以耦合薄膜中Josephson结的等离子体振荡模式,这为高功率Josephson结的太赫兹辐射提供新的耦合电路设计方法。此外我们还研究了超导THz超构材料,希望发现新的THz辐射的操控方法。本文的主要研究内容包括: 1.我们设计制备了不同的周期性亚波长小孔结构,研究其由于电磁波入射激发表面等离激元(包括SPP和LSP)引起的异常透射现象。测量发现了其透射峰的温度调谐特性,特别是进入超导态以后,由于传输损耗降低,透射峰值有比较明显的升高。我们发现SPP可以激发Tl2Ba2CaCu2O8薄膜的Josephson结等离子体振荡,并且可以通过周期结构耦合至自由空间,这一结果对于研究定向性高、大功率的可调谐固态太赫兹辐射源有着重要的参考价值。 2.我们设计制备了不同的超构材料,其中包括ELC电谐振结构以及EIT电磁感应透明结构。测量结果表明超导材料ELC结构具有良好的损耗性能,并且发现了其透射效率及谐振频率的温度调谐特性。同时在EIT结构中也得到了随温度调谐的透明窗口。研究成果为电磁超构材料对太赫兹波的主动控制调谐提供了一定的借鉴。
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