太赫兹微加工波导滤波器

该文提出应用微加工(Micromachining)技术设计制作太赫兹6阶并联电感耦合波导带通滤波器的方法。立足于现有工艺条件,通过分析加工因素对滤波器电磁性能的影响,将工艺和设计参数相互折中达到优化设计的目的,避免因工艺原因造成的器件性能急剧恶化,最终得到插入损耗小、可靠性好、可集成的太赫兹滤波器。采用微加工深刻蚀(ICP)、溅射电镀金属、键合等工艺步骤,最终制作完成的单个微加工滤波器划片后体积为24.0 mm×5.0 mm×1.66 mm。应用可调测试夹具固定微加工滤波器,通过功率计测试其功率衰减,得到其中心频率为141.5 GHz,3dB带宽为10.6%,中心频率处功率衰减小于1 dB,验证了工艺方法的有效性。     

太赫兹光子滤波器技术的研究

太赫兹技术具有分辨率高、穿透力能力强等优点,正逐步成为军事和民用领域的研究热点。介绍了工作于太赫兹波段的光子滤波器的工作原理,推导了光子滤波器的传递函数,在此基础上设计了一种新型的基于级联调制器的光子滤波器结构,利用Optisystem构建了传统光子滤波器和级联调制器的光子滤波器的仿真模型,并进行了对比仿真和分析。研究发现滤波器的品质因数Q和掺铒光纤放大器的最大输出功率有直接关系,基于级联调制器的光子滤波器具有更好的滤波特性。     

太赫兹量子阱探测器研究进展

太赫兹量子阱探测器具有皮秒级的响应时间和1 GHz以上的高速调制性能,是太赫兹快速成像和高速无线通信应用领域非常有前景的探测器.文章综述了太赫兹量子阱探测器的探测原理和设计方法、器件主要性能指标和基于该探测器的应用技术研究进展.研究表明,基于太赫兹量子阱探测器的快速成像系统可以获得物体的细节信息,有望用于安全检查和无损...     

基于二维光子晶体的多频段太赫兹波滤波器研究

基于二维光子晶体,提出一种多频段 太赫兹(THz)波滤波器。在光子晶体中引入3条平行的横向波导,通过改变介质柱的半 径或插入半径较小的介质柱在 相邻波导之间构成耦合区域,使特定频率的THz波从中部波导耦合至上、下侧光子晶体波 导并分别从端口2和1输出, 其余的THz波经中部波导从端口3输出,最终达到多频段滤波的效果。利用时域有限差 分法和平面波展开法对所提出 的器件计算和仿真结果显示,频率为f=3.24和3.75THz的THz波分 别从端口1、2和3输出中,传输效率分 别达到95%和99% ,表明本文结构能很好实现多频段滤波效果。     

太赫兹波导器件研究进展

近年来,太赫兹科学技术的发展极为迅速。与此同时,以波导为基础的、用于太赫兹传输的器件应运而生,其中主要包括：太赫兹金属波导、太赫兹光子晶体波导、太赫兹光子晶体光纤、太赫兹聚合物波导、太赫兹塑料带状波导、太赫兹蓝宝石光纤等。为此,就国际上太赫兹波导器件方面的研究进展和最新动态进行了较详细的分析和归纳总结。     

太赫兹频段波导滤波器的研究进展

太赫兹波因其独特的频谱特性,在天文观测、星际通信、国防安全等领域有着重要的交叉前沿应用。滤波器作为太赫兹探测/通信系统中关键器件之一,能够提取特征信号并抑制干扰频率,提高系统的目标探测性能。近年来,得益于高精确度制备工艺的快速发展,太赫兹波导滤波器的研究进展已取得突破性成果,基于不同类型、结构、工艺的太赫兹波导滤波器被深入研究。该综述从太赫兹频段加工工艺方面入手,阐述了太赫兹频段波导滤波器的发展现状和普遍问题,并总结了主流工艺下滤波器的优缺点,为太赫兹高性能波导滤波器的进一步发展提供参考。     

太赫兹波在金属光子晶体中的传播特性

构造了一种适用于太赫兹器件的二维金属光子晶体结构。研究了晶格常数α=0. 3mm的正方晶格二维铜介质柱光子晶体,这样的结构在工艺上相对容易实现。在0 ~2THz频段范围内,发现当金属柱半径从0. 1α到0. 3α变化时,随着圆柱半径的增大,禁带的中心频率上移,并且带隙的宽度增大;当金属柱半径为0. 32α时,出现了两个禁带。研究结果为性能优良的THz器件开发提供了理论依据。     

太赫兹量子阱光探测器电子输运特性的MC模拟

半导体器件的MC(蒙特卡罗)模拟是深入研究小尺寸器件的物理过程中必不可少的工具.设计了一种基于三能带近似模型的MC平台,用来研究太赫兹场作用下GaAs/Al0.03Ga0.97As量子阱光探测器内部电子的输运特性.在这个平台的基础上,很好地研究了太赫兹作用下量子阱光探测器在低温和低电场时的电子输运特性.     

太赫兹波段可调窄带滤波器

提出了一种基于FDTD模拟的亚波长阵列结构的太赫兹波段可调窄带滤波器,其结构尺寸由16μm至160μm可调,因此可以实现滤波频率在2.5THz～20THz大范围内的调节,最小带宽达到0.04THz,实现了非常好的窄带滤波效应.此外,这种人工复合结构还可以通过改变其与太赫兹偏振夹角的方式改变太赫兹波偏振态,同时实现窄带滤...     

太赫兹量子级联激光器与量子阱探测器研究进展（特邀）

太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器都是基于子带间电子跃迁的半导体器件,具有体积小、频率可调、响应速度快等优点。其工作波长位于微波波长和红外波长之间,其光谱涵盖了众多气体分子、化合物以及凝聚态物质的频谱特征,在天文观测、公共安全、生物医药等领域中有重大应用前景。近年来,太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器的性能有了显著提高,其应用也受到关注。回顾了太赫兹量子级联激光器和量子阱探测器的发展历程,简述了其工作原理和器件结构,介绍了器件性能在工作温度、光谱范围等方面的最新进展及其在高分辨光谱、太赫兹成像、无线宽带通信等方面的应用,并在此基础上分析了目前存在的问题和研究热点,对其未来发展进行了展望。     

基于人工介质的低通空间滤波器

采用传输矩阵法和时域有限差分(FDTD)法, 对基于人工介质的低通空间滤波器的传输特性进行了数值模拟和分析, 提出了两种具体的设计方案,得到了控制空间滤波器截止波矢的方法。数值计算结果表明,利用不确定介质或低有效折射率光子晶体都可实现高性能的低通空间滤波。两种滤波器都由薄平板构成,所占的空间体积只有几个波长量级,可大大减少传统空间滤波器所占的空间体积。     

基于方形开口环的太赫兹偏振转换器设计

基于方形开口环与金属棒组合的超材料结构,提出一种新型透射式太赫兹偏振转换器件。研究了基本结构单元的不同组合方式对偏振转换特性的影响,并通过优化结构单元的相关参数,提高了偏振转换功能的工作带宽。最终在0.45~1.30 THz范围内实现了高效的X-Y方向交叉极化偏振转换,有望用于集成化太赫兹偏振转换器件的研究和应用中。     

Microstructure Functional Devices-Effectively Manipulate Terahertz Waves

Terahertz (THz) technology promises important applications including imaging, spectroscopy, and communications. However, one of limitations at present for advancing THz applications is the lack of efficient devices to manipulate THz waves. Here, our recent important progresses in THz functional devices based on artificial microstructures, such as photonic crystal, metamaterial, and plasmonic structures, have been reviewed in this paper, involving the THz modulator, isolator, and sensor. These THz microstructure functional devices exhibit great promising potential in THz application systems.     

光子晶体THz器件的研究进展

近年来,随着国际上掀起的太赫兹(Terahertz,THz)研究热,太赫兹科学技术的发展更为迅速.但是,对于THz的各种功能器件,利用基于经典电磁理论的微波技术手段或者利用基于量子理论方法的光学技术手段都遇到了很大的困难.90年代末,随着频率禁带处在THz波段的光子晶体(Photonic crystal,PC)制作方法和技术的提高,基于光子晶体的THz器件应运而生.为此,就国际上在光子晶体THz滤波器,光子晶体THz波导,光子晶体THz光纤和光子晶体THz谐振腔方面所做的主要工作和研究成果进行了较详细的论述分析及归纳总结,并对光子晶体THz器件未来的发展提出了几点看法.     

新型高速调制太赫兹波调制器理论研究

提出一种基于复式三角晶格光子晶体的新型高速太赫兹波调制器。该调制器采用点、线缺陷组合的结构,通过在点缺陷处填充非线性光控材料聚苯胺,实现对太赫兹波的通、断调制。基于RSoft软件仿真结果表明：该结构光子晶体太赫兹波调制器的插入损耗为0．31dB,消光比为21．7dB,响应时间为100ps,调制速率为10GHz。这种新型的光控光子晶体调制器在将来的高速太赫兹通信系统中具有重要的应用价值。     

石墨烯太赫兹波段性质及石墨烯基太赫兹器件

石墨烯在太赫兹波段的优异性质,使其在太赫兹源、太赫兹探测和太赫兹调控三个方面都具备广阔的应用前景。主要对石墨烯在太赫兹波段的性质及石墨烯基太赫兹器件的相关研究进行了综述,并对石墨烯在太赫兹波段的应用前景进行了展望。在石墨烯太赫兹波段性质方面,主要介绍了石墨烯的电导模型、静态和超快光谱响应特性,以及表面太赫兹波辐射特性。在石墨烯基太赫兹器件方面,主要综述了基于光、电、磁调控的太赫兹主动器件,石墨烯基超材料的太赫兹调制器,基于阻抗匹配的减反射调控器件,以及可调太赫兹源器件的最新研究进展。     

宽带调谐光子晶体光纤多功能太赫兹器件

基于液晶分子的指向矢随外加电场改变而变化的特点,设计了一种新型电场调制液晶太赫兹器件。利用全矢量平面波展开法和光束传播法分别研究了光子晶体光纤的带隙位置和传输光谱的电场分布。同时,利用时域有限差分法计算了液晶分子指向矢随外电场的变化关系。结果显示该器件不仅可以在0.55 THz的宽带范围内实现开关功能,且具有耦合损耗低、消光比高等优点,消光比为30.78 dB。当太赫兹波的入射频率满足光纤的单偏振条件时,该器件还具有偏振控制功能,能够改变传输模式的偏振状态。     

太赫兹超材料分束器设计及其特性分析

提出一种超材料太赫兹分束器,其单元结构由顶层金属条带、中间介质层和底层金属板组成。利用4个旋转步进为45°的单元周期排列构成了4×4的相位梯度超表面。当太赫兹波垂直入射到阵列表面时,电磁波被反射成四束能量相等但传播方向不同的波,且不同频点的反射角不同。该分束器具有体积小、成本低的优点,可应用于太赫兹隐身和太赫兹成像等方面。     

Enhanced Terahertz Fingerprint Detection beyond Refractive Index Sensing in a Periodic Silicon Waveguide Cavity

Resonance shifting due to refractive index changes is used quite often in terahertz sensing, but it does not show the advantages of substance identification of terahertz technology. Different from that approach, we explored the use of a cavity to enhance the sensitivity of terahertz sensing while retaining the original capability of substance identification. The defect mode of a one-dimensional photonic crystal cavity composed of periodic holes etched into a silicon wire waveguide was investigated for this purpose. The resonance of the defect mode was designed to match one characteristic absorption frequency of the sample. Due to the high dependence of the defect mode transmission on the material loss, the transmission sensitivity to the quantity of target was amplified significantly. The detection of α-lactose was used as an example, which demonstrates steady detection with its thickness of a few microns.