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基于石墨烯的太赫兹吸波及极化偏转功能切换器研究

基于石墨烯的太赫兹吸波及极化偏转功能切换器研究

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作者：邓云武桂林电子科技大学

学位级别：硕士

太赫兹波,其频段位于微波和远红外波频段之间。近年来,太赫兹器件被广泛的应用在成像、医学检测、通信等各个方面,其在这些方面展现出了非常优异的性能。石墨烯,蜂窝状的碳单原子层,在太赫兹频段其对于电磁波的吸收特性随着外加电压和... 详细信息

太赫兹波,其频段位于微波和远红外波频段之间。近年来,太赫兹器件被广泛的应用在成像、医学检测、通信等各个方面,其在这些方面展现出了非常优异的性能。石墨烯,蜂窝状的碳单原子层,在太赫兹频段其对于电磁波的吸收特性随着外加电压和化学掺杂浓度的改变而改变。一般来说,太赫兹器件的加工制造一旦完成便很通过难改变其外在模型,从而不能改变其功能,简要的说就是功能不可调。由于石墨烯的这种可调特性,其被越来越广泛的应用于太赫兹吸波、开关、极化偏转等领域。本论文基于石墨烯提出了三种太赫兹器件模型,分别是:基于石墨烯/金属耦合的超宽带太赫兹吸波器、太赫兹频段的线转圆极化偏转器、基于石墨烯的吸波/极化偏转功能的切换器。具体的研究内容有:1、基于石墨烯/金属耦合的超宽带太赫兹吸波器。这一部分的研究主要专注于吸波器的两个性能:带宽、吸收率。常用的提高吸波器带宽的方法通常会增加其空间复杂度,比如提高石墨烯的层数,这样势必会提高制造复杂度。本文采用了石墨烯与金属共平面的方法,利用石墨烯与金属的耦合效应,通过在此平面内激起不同的等离子谐振,从而提高吸波器的工作带宽,并且保持90%以上的高吸收率。由于石墨烯与金属集成在同一平面上,所以本文所提出的吸波器的工艺复杂度并没有显著提高。此吸波器的工作频段为2.1 THz-10.8 THz,吸收率大于90%。由于采用的是高度对称的结构,所以此吸波器对于入射波是极化不敏感的。并且当入射角在40°以内,其对于TE波的吸收率达到了75%以上;入射角在60°以内,对于TM波的吸收率仍保持在90%以上。2、线转圆极化的极化偏转器设计。为了满足多功能切换器件中对极化偏转功能的要求,设计了此反射式极化偏转器:其结构为常用的三层式结构,下层金属板,中间层介质,顶层为由四个中心对称的直角金属条构成的超表面。这款反射式极化偏转器能在4.92 THz～10.20 THz的范围内实现轴比小于3d B的圆极化。3、吸波与极化偏转功能切换器设计。本研究所设计的吸波/极化偏转切换器是由石墨烯的外加偏置电压控制。其满足于:在石墨烯表面化学势为0 e V时,切换器处于极化偏转模式,此时轴比小于3d B的带宽为5.02 THz～8.67 THz,相对带宽为52.29%。在石墨烯表面化学势为0.8 e V时,切换器处于吸波模式,此时90%吸收率的带宽为4.04 THz～6.80 THz,相对带宽为50.92%,78.5%以上吸收率的带宽为3.79 THz～11.02THz,相对带宽为97.64%。

关键词：太赫兹吸波器极化偏转器切换器石墨烯

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基于电路模拟的双频吸波结构

基于电路模拟的双频吸波结构

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2023年全国微波毫米波会议

作者：郝新杰苏一洪林先其陈缨范松海刘益岑陈哲陈志电子科技大学电子科技大学长三角研究院(湖州) 国网四川省综合能源服务有限公司国网四川省电力公司电力科学研究院

本文介绍了一款基于电路模拟的双频吸波结构。通过将电路中集总电容和电感等效成交趾电容和弯折线,在3.32-3.43 GHz和4.2-4.87 GHz的频带内实现了90%以上的吸波率,最高的吸波率可达99.15%,通过调整电容和电感的值,可以实现低频吸波中心... 详细信息

本文介绍了一款基于电路模拟的双频吸波结构。通过将电路中集总电容和电感等效成交趾电容和弯折线,在3.32-3.43 GHz和4.2-4.87 GHz的频带内实现了90%以上的吸波率,最高的吸波率可达99.15%,通过调整电容和电感的值,可以实现低频吸波中心频率从3.1GHz到3.7 GHz的偏移,高频吸波中心频率从3.9 GHz到4.6 GHz的偏移。

关键词：电路模拟双频带吸波器

来源： cnki会议评论

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