基于氧化釩的中紅外貼片天線調(diào)諧特性研究.pdf

1、可調(diào)諧光學(xué)天線對(duì)于中紅外波的振幅和相位具有動(dòng)態(tài)調(diào)控功能，對(duì)于發(fā)展可重構(gòu)新型光電器件具有重要意義，在中紅外調(diào)制、探測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。本論文將氧化釩相變材料引入到光學(xué)貼片天線，研制了可調(diào)諧中紅外天線器件，取得了在中心頻率處達(dá)到10％的共振模式頻率范圍和高達(dá)47.3%的吸收調(diào)制幅度，為實(shí)現(xiàn)中紅外波的調(diào)控提供了一種新方法。論文取得的創(chuàng)新研究成果包括：利用有限元仿真軟件對(duì)天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真計(jì)算，設(shè)計(jì)出具有金圓盤貼片天線陣列-二氧化釩相變介質(zhì)

2、層-二氧化硅緩沖層-銅襯底的層狀貼片天線結(jié)構(gòu)、以二氧化釩為調(diào)諧功能材料的中紅外溫控調(diào)諧光學(xué)天線，進(jìn)而運(yùn)用微納加工技術(shù)手段制備出該天線結(jié)構(gòu)樣品。在傅里葉變換紅外光譜（FTIR）測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)觀察到該天線器件在TM入射光以15°角入射情況下，20THz~50THz頻段內(nèi)具有23.6THz、33.5THz以及47.3THz三個(gè)主要的天線共振峰。通過(guò)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真模型進(jìn)行對(duì)照，本文發(fā)現(xiàn)23.6THz和47.3THz處的吸收峰分別是貼片天線的TM

3、11模式和TM12模式，而位于33.5THz處的吸收峰在本質(zhì)上是相鄰貼片金圓盤之間的縫隙模式。在溫度變化過(guò)程中，該光學(xué)天線樣品在中紅外頻段實(shí)現(xiàn)了295K~365K溫度范圍內(nèi)的連續(xù)調(diào)諧功能，并觀察到天線吸收峰在溫度升高時(shí)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，溫度降低則吸收峰藍(lán)移。其中TM12吸收峰的調(diào)諧范圍最大可達(dá)4THz，吸收率最高達(dá)到81.6%，具備較寬的調(diào)諧范圍和良好的吸收率。在進(jìn)一步升-降溫調(diào)諧測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)觀察到了天線吸收峰頻率在340K溫度附近的滯回