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太赫兹超材料响应频率及频带的调控

红外与毫米波学报 2015年第1期34卷 44-50页

作者：黄锐许向东敖天宏何琼马春前温粤江孙自强蒋亚东电子科技大学光电信息学院、电子薄膜与集成器件国家重点实验室、光电探测及传感集成教育部重点实验室四川成都610054

自然界中很多材料在太赫兹(THz)频段没有电磁响应,THz超材料的出现为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇.但目前超材料太赫兹响应的调节方式比较繁琐,影响了理论与应用研究的开展.作者提出一种调制太赫兹超材料响应的简易新方法,即... 详细信息

自然界中很多材料在太赫兹(THz)频段没有电磁响应,THz超材料的出现为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇.但目前超材料太赫兹响应的调节方式比较繁琐,影响了理论与应用研究的开展.作者提出一种调制太赫兹超材料响应的简易新方法,即将超材料的结构单元整体按比例地放大和缩小.仿真结果表明,已满足阻抗匹配条件的超材料结构经整体比例变化之后,仍然满足阻抗匹配条件;而且,调整后超材料的吸收频率与尺寸变化的倍数成反比;令人惊奇的是,超材料的响应频带也随着单元尺寸的整体缩小而变宽.通过这种简易的尺寸变化方式,我们可以利用普通的超材料结构,得到一定范围内对任意入射频率具有完美吸收(吸收峰值大于98%)的太赫兹超材料.这种调制方式使超材料的设计变得更加简化,为超材料的理论与应用(特别是在器件中的应用)研究提供了更广阔的空间.

关键词：超材料太赫兹吸收频率响应频带调控

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通过附加金属条调节超材料的太赫兹响应

红外与毫米波学报 2016年第5期35卷 542-549页

作者：姚洁许向东陈哲耕戴泽林李欣荣敖天宏范凯王蒙邹蕊矫电子科技大学光电信息学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室四川成都610054

针对传统超材料的太赫兹响应调控难度大、程序复杂的缺点,提出调节超材料太赫兹响应特性的一种新方法.该方法是在传统三层超材料的结构与材料参数均不变的情况下,在中间介质层中引入一条附加的金属条,仅通过调节该金属条的位置和线宽,... 详细信息

针对传统超材料的太赫兹响应调控难度大、程序复杂的缺点,提出调节超材料太赫兹响应特性的一种新方法.该方法是在传统三层超材料的结构与材料参数均不变的情况下,在中间介质层中引入一条附加的金属条,仅通过调节该金属条的位置和线宽,就能实现超材料对入射太赫兹波的响应频率、吸收峰值等的有效调节.结果显示,当附加金属条由底层向表层的方向移动时,超材料的响应频率红移.当金属条位于介质的中间位置时,超材料的吸收率达到最大(99.98%).而且,当金属条的线宽增大时,超材料的响应频率红移、吸收增强.此外,当太赫兹入射角≤45°时,该超材料的中心响应频率稳定、吸收率峰值较高.但是,当入射角>45°时,超材料的响应频率蓝移、吸收率峰值明显下降.根据这种新方法,能够对超材料的太赫兹响应进行有效控制,同时避免设计超材料结构的复杂过程.

关键词：超材料太赫兹响应频带吸收频率调控

THZ时域光谱技术在生物DNA鉴定中的应用

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红外技术 2016年第4期38卷 342-347页

作者：王芳蔡蒙刘云飞南京林业大学江苏南京210037 三江学院江苏南京210012

利用太赫兹时域光谱技术研究了松材线虫、拟松材线虫、鲱鱼、鲑鱼和白杨等不同DNA分子的吸收光谱,分析发现:随着样品厚度的减少,吸收峰会发生简并现象;折射率也会随着样品厚的增加而增加。通过比较不同DNA分子的吸收谱还发现:相似物种DN... 详细信息

利用太赫兹时域光谱技术研究了松材线虫、拟松材线虫、鲱鱼、鲑鱼和白杨等不同DNA分子的吸收光谱,分析发现:随着样品厚度的减少,吸收峰会发生简并现象;折射率也会随着样品厚的增加而增加。通过比较不同DNA分子的吸收谱还发现:相似物种DNA分子比不同物种具有更多重合的吸收峰,推测这跟DNA分子内碱基排序有关。在DNA检测方面,傅里叶红外光谱仪和太赫兹光谱仪配合使用,可以从光谱的宽度和精度上互补,发挥更大优势。最后得到几种不同DNA分子所有吸收峰位置,这为今后建立DNA太赫兹光谱数据库和鉴别DNA大分子奠定基础。

关键词：吸收频率折射率 DNA 太赫兹时域光谱技术

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可调谐超材料吸波体的研究现状和发展趋势

功能材料 2018年第2期49卷 2035-2042,2053页

作者：张晗王东红张泽奎李宝毅中国电子科技集团公司第三十三研究所太原030006 电磁防护材料与技术山西省重点实验室太原030006

超材料因其完美的吸波特性成为近些年来吸波材料的研究热点,但常规的超材料吸波体为被动式吸波,具有一旦制备成型,其吸波特性便无法改变的缺点,因此可调谐超材料吸波体逐渐成为主要研究方向之一。根据当前国内外可调谐超材料吸波体的研... 详细信息

超材料因其完美的吸波特性成为近些年来吸波材料的研究热点,但常规的超材料吸波体为被动式吸波,具有一旦制备成型,其吸波特性便无法改变的缺点,因此可调谐超材料吸波体逐渐成为主要研究方向之一。根据当前国内外可调谐超材料吸波体的研究情况,分类介绍了几种调谐方式,重点阐述了其模型结构和调控机理,并归纳了吸波特性曲线的变化趋势,以及与影响因素之间的关系,最后对全文进行总结,对可调谐超材料的发展趋势进行展望,并说明可调谐超材料吸波体对智能隐身的重要作用。

关键词：超材料可调谐性吸波性能吸收频率吸收强度

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基于石墨烯超表面相干完美吸收的特性研究

基于石墨烯超表面相干完美吸收的特性研究

作者：靳潇四川师范大学

学位级别：硕士

电磁吸收在诸如太阳能电池、生物传感、电磁隐身和热发射等许多应用中扮演着重要角色。基于太赫兹波段的超材料,由于其在谐振频率处有很大的损耗能够实现对电磁波振幅、相位以及偏振态的调控,这使得它逐渐代替传统材料成为制作吸收器的... 详细信息

电磁吸收在诸如太阳能电池、生物传感、电磁隐身和热发射等许多应用中扮演着重要角色。基于太赫兹波段的超材料,由于其在谐振频率处有很大的损耗能够实现对电磁波振幅、相位以及偏振态的调控,这使得它逐渐代替传统材料成为制作吸收器的必备品。然而,超材料吸收器的吸收效率及工作波长是由它们的结构所决定,难以主动控制,极大地妨碍了它们的进一步发展,例如调制和光开关领域。在这种局限下,研究人员发现石墨烯这种材料可以通过电掺杂等方式改变光学特性即可以通过改变石墨烯的费米能级而改变其等离子体频率,这一特性使得其在克服上述局限和动态吸收方面具有独特的优势。近年来,相干完美吸收技术的出现为实现光吸收的可调性提供了一种新思路,通常被解释为由于两束反向传播的相干波的干涉会在有损耗材料中的完全光吸收。迄今为止,大量结构实现了完美的相干吸收,主要包括金属-绝缘体-金属和全介电超表面。然而,许多相干完美吸收器只能在单一波段频率下工作,这在诸如太阳能电池这样的宽带应用中是有限的。因此,对于多波段的相干完美吸收的研究具有重要意义。本论文主要基于石墨烯这种超表面材料的费米能级的调控研究了单绝缘层、多绝缘层和不同尺寸下单绝缘层结构的相干吸收性能,具体研究工作包括:1.研究了石墨烯层/绝缘层/石墨烯层超表面结构中通过外加电场的方式调控石墨烯费米能级对相干吸收谐振频率的影响,采用数值模拟的方法讨论了该结构在不同外加电场下的吸收特性;展示了在这些情况下由对称相干光源入射到反对称相干光源入射间转变过程中的吸收光谱。石墨烯的费米能级减小时,对应吸收峰的共振频率将发生蓝移,反之出现红移。当一个元胞的两个石墨烯贴片用不同的外加电场控制时,为双频吸收,调控范围从7.6THz到12.5THz。此外,实现了在保证某一吸收峰的位置不变来改变另一吸收峰谐振频率的情况。之后调控两束入射光的相位差,则吸收率由0%至98%渐变,能够有效的应用到光调制领域。考虑结构的对称性,TM和TE偏振波入射时,吸收效果无明显改变。本阶段的研究数据对单频及双频相干吸收器的扩展提供了一定的参考。2.为了获得更好地吸波效果,通过介质层叠加的方式设计了一种多层多电压控制多组石墨烯贴片的超表面结构模型。首先分析了外加电压固定时所提出的吸收器的光谱图,四组石墨烯贴片费米能级的组合状态不同、超表面会出现双峰到四峰的情况,对探究这一类超表面的物理机理提供了实验基础。之后,以多波段吸收为例,实现了对共振频率位置的调控即保证某些吸收峰不变的情况下,灵活调整其余共振点的位置,调控范围从6.7THz-18.2THz,远大于前面提出的单层超表面。结合电磁理论及大量数值模拟结果,通过分析共振频率时的电磁场分布,我们认为除了石墨烯层间的介电层对光有部分束缚外,主要吸收机理是因为每组石墨烯导致的单独的吸收峰产生叠加作用并且共振且之间不会相互影响。通过两束入射光的相位调整,我们实现了该超表面多波段吸收下对于吸收率的调节,调制深度表明优于大多数相干吸收器。此外,将多波段共振的吸收峰通过调控外加电压的方式使它们逐渐靠近形成一个范围达7.2THz的宽带,并且在这种情况下,吸收器能够由ON（吸收率＞0.9）到OFF（吸收率＜0.2）两种状态灵活转换。研究结果表明在入射角达到60°之前,这一类结构均的吸收率不会低于90%。这种超表面的吸波特性可以通过增加石墨烯组的个数或者进一步增大费米能级的范围来取得更好的吸收效果,我们期待这些特性能够尽快应用于光学调制领域。3.设计了一种多层多尺寸超表面,研究了图案化石墨烯尺寸及绝缘层材料的介电常数及厚度对吸收峰值的影响,用数值模拟的方法计算了相干入射光源在同向模式下正入射时的不同吸收性能。首先对于双波段相干完美吸收,计算结果及电磁场分布表明方环形石墨烯图案的横轴与纵轴分别会激励一个特征频率,两处共振点线性叠加,最终实现完美吸收的效果。此外,分析了斜入射下的吸波性能,在入射角达到75°之前,两个共振点的吸收率不会低于99%。在多尺寸效应下,我们模拟了三种情况,分别是横轴宽度不变,调控纵轴;反之纵轴宽度不变,调控横轴;横轴与纵轴同时调控,表征结果的光谱图均符合我们的预想,实现了在某一吸收峰不变的情况下,调控其余吸收峰的特性。改进元胞结构后,通过将多波段共振的产生吸收峰通过调整尺寸的方式使它们逐渐靠近实现了宽带吸收。之后,我们进一步探究了绝缘层材料介电常数与厚度对吸波性能的影响,分析结果认为绝缘层材料决定着特征频率。两者之间的关系的确定不仅能很大程度上规避实际制备带来的误差影响,还能发挥频率可调性,通过控制这两个参数,使共振频率移动到我们希望的位置上。所提出的这一类吸收器不依赖复杂图形的石墨烯,为双波段结构的制备提供了有效的参考方向。

关键词：相干吸收石墨烯吸收频率吸收率动态可调吸收器

对有机小分子液体的红外吸收光谱的分子动力学模拟

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对有机小分子液体的红外吸收光谱的分子动力学模拟

作者：丁杨辽宁师范大学

学位级别：硕士

本文首先对分子动力学的相关知识进行了简要概述,并就传统力场与可极化力场的区别做了介绍,特别地对AMOEBA可极化力场做了较详细描述.经过比较讨论指出分子动力学模拟的效率密切依赖于分子力场的质量.此外对红外吸收光谱的产生条件也做... 详细信息

本文首先对分子动力学的相关知识进行了简要概述,并就传统力场与可极化力场的区别做了介绍,特别地对AMOEBA可极化力场做了较详细描述.经过比较讨论指出分子动力学模拟的效率密切依赖于分子力场的质量.此外对红外吸收光谱的产生条件也做了简要介绍.接下来就应用Tinker软件对有机分子的红外吸收光谱进行分子动力模拟的具体步骤和注意事项做了详尽的描述.然后用AMOEBA极化力场对水、甲醇和乙醇溶液的红外吸收光谱进行了分子动力学模拟,并且与传统力场进行比较讨论,计算结果表明总体上使用AMOEBA力场的模拟结果与实验符合地更好.这主要由于AMOEBA力场考虑了电多极矩效应和诱导偶极矩效应,使其能对静电相互作用进行更准确的描述,进而相比于传统力场能更好地模拟化学键的弯曲振动和伸缩振动.最后,本文又对具有不同振动模式的苯和苯酚溶液的红外吸收光谱进行了分子动力学模拟,以期为今后的相关工作积累经验.

关键词：红外吸收光谱可极化力场分子动力学模拟吸收频率

表面裂纹对Rayleigh波的滤波特性分析

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中国特种设备安全 2012年第12期28卷 28-30页

作者：张在东叶伟文杜南胜武旭东广州市特种承压设备检测研究院中国石油化工股份有限公司广州分公司

表面裂纹是危害很大且普遍存在的一种缺陷,严重影响到特种设备的安全运行。对表面裂纹尺寸的测量一直未得到很好的解决,由于Raylegh波能量主要集中在深度一个波长的范围内,当传播过程中和裂纹相互作用时,其频谱会发生变化,一部分高频波... 详细信息

表面裂纹是危害很大且普遍存在的一种缺陷,严重影响到特种设备的安全运行。对表面裂纹尺寸的测量一直未得到很好的解决,由于Raylegh波能量主要集中在深度一个波长的范围内,当传播过程中和裂纹相互作用时,其频谱会发生变化,一部分高频波将会被吸收,吸收频率的大小与裂纹的深度密切相关。此时裂纹起了一个类似低通滤波器的作用,这点对于裂纹深度检测具有指导意义。

关键词： Rayleigh波表面裂纹吸收频率低通滤波器

四苯并-1,5,9,13-四氮[16]轮烯过渡金属配合物的合成及表征

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咸宁师专学报 2001年第6期21卷 52-53页

作者：孙绍发咸宁师范高等专科学校化学系湖北咸宁437005

以过渡金属离子为模板离子合成了四苯并 - 1 ,5 ,9,1 3 -四氮 [1 6 ]轮烯的四个过渡金属配合物 ,通过元素分析、红外光谱、紫外 -可见光谱和核磁共振谱等鉴定 ,初步确定了配合物的结构 .

关键词：四氮轮烯过渡金属四苯并-1,5,9,13-四氮金属配合物吸收频率

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基于介质损耗的液态食品微波检测方法研究

基于介质损耗的液态食品微波检测方法研究