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金属网格结构太赫兹光学功能材料及器件的研究

《金属网格结构太赫兹光学功能材料及器件的研究》是依托首都师范大学,由赵国忠担任项目负责人的面上项目。

金属网格结构太赫兹光学功能材料及器件的研究基本信息

金属网格结构太赫兹光学功能材料及器件的研究结题摘要

亚波长金属结构材料在电磁波传输性质上显示了独特的调制特性,成为新一代电磁波调制功能材料和器件研究的重要发展方向。太赫兹光电功能材料和器件的研究,由于其在太赫兹技术发展中的独特地位和潜在应用价值,已经成为太赫兹科学技术发展的当务之急。开展亚波长金属网格结构太赫兹功能材料和器件研究,不仅在金属结构人工电磁材料的基础理论研究方面具有重要的学术意义,而且在发展太赫兹光电功能材料和器件的关键技术方面具有重要的实际应用价值。金属网格电磁波结构材料是人工制造的非均匀媒质且有内部结构的合成材料。其不均匀媒质的范围可以与电磁波的波长相比,或者更小至一个量级,而内部结构可以是对称或非对称的。这种结构材料具有其构成材料本身或自然生长材料所没有的优越性能。由于它们是“人工设计”制作的结构材料,可按实际应用要求设计、组装和合成,故展现出新的电磁波响应特性,从而为我们提供了一种新颖的、可操纵的、主动的或被动的电磁波功能材料,达到对电磁波的操纵。 金属结构对电磁波的频率选择性为太赫兹功能器件的研究,奠定了坚实的物理基础。本项目对金属网格及其复合结构材料在太赫兹波段的光学性质,进行了系统的理论和实验研究。建立了金属网格结构对太赫兹波调制特性分析的理论框架,运用表面等离子体极化激元理论,研究了亚波长金属结构对电磁波传播的调制特性;利用有限时域差分(FDTD)方法结合三维电磁场有限元分析软件计算,模拟分析了金属网格结构的几何形状及其尺度对电磁波透射和反射特性的影响;通过研究金属网格结构设计的关键技术和优化方法,研究金属网格结构太赫兹功能材料的制备工艺和表征技术,探索基于金属网格结构的太赫兹滤波器、衰减器、偏振器的物理机理,填补了太赫兹光学器件研究及其应用方面的不足。 2100433B

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金属网格结构太赫兹光学功能材料及器件的研究造价信息

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金属网格结构太赫兹光学功能材料及器件的研究项目摘要

开展亚波长金属网格结构太赫兹功能材料和器件研究,不仅在金属结构人工电磁材料的基础理论研究方面具有重要的学术意义,而且在发展太赫兹光电功能材料和器件的关键技术方面具有重要的实际应用价值。本项目拟研究金属网格及其复合结构材料在太赫兹波段的光学性质,建立金属网格结构对太赫兹波调制特性分析的理论框架;运用表面等离子体极化激元理论和有限时域差分(FDTD)方法,开展亚波长金属结构对电磁波传播特性的调制理论研究;利用传输线方法结合三维电磁场有限元分析软件模拟,研究金属网格结构的几何形状及其尺度对电磁波透射和反射特性的影响;研究金属网格结构设计的关键技术和优化方法;探索金属网格结构太赫兹功能材料的制备工艺和表征技术;研究基于金属网格结构的太赫兹滤波器、衰减器、偏振器工作原理,探索太赫兹光学功能器件的设计、制备、表征与物理机理,填补太赫兹光学器件研究及其应用方面的不足。

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金属网格结构太赫兹光学功能材料及器件的研究常见问题

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金属网格结构太赫兹光学功能材料及器件的研究文献

金属网格与金属谐振环复合结构的太赫兹透过特性 金属网格与金属谐振环复合结构的太赫兹透过特性

金属网格与金属谐振环复合结构的太赫兹透过特性

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本文根据SOI(Silicon-on-insulator)材料在太赫兹波段不透过太赫兹的特点,提出一种加工基于微机电系统(MEMS)可调谐太赫兹器件的新方案,并设计出与梳齿驱动加工工艺十分兼容的金属结构。此结构由金属网格和金属谐振环阵列复合构成,静态的测试表明结构在太赫兹波段显出带通滤波的特性,通过改变两个元件之间的位置,能够实现0.410.53THz带通调谐。此结构加工方法简单,加工过程中只需要一块掩膜版,并且金属结构在MEMS梳齿结构释放之前就已经光刻形成,不需要两个图形的对准工艺,同时也避免了后续光刻对加工好MEMS梳齿结构的破坏。金属网格和金属谐振环构成的复合结构为微机电系统(MEMS)可调谐太赫兹器件提供了一种简单经济的加工方案和新的结构,具有较大的理论价值和实际意义。

柔性经编金属网格材料的顶破性能研究 柔性经编金属网格材料的顶破性能研究

柔性经编金属网格材料的顶破性能研究

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针对网格针织物顶破性能的研究较少,而在多方向受力情况下顶破强力直接反映网格针织物在受外力顶压作用变形和破裂时的耐用性指标,鉴于此,对3种柔性金属网格材料进行了顶破试验研究。首先,分析了3种金属网格材料的顶破特征曲线和破坏形态;然后,阐述了顶破速度和受力面对金属网顶破性能的影响,以及顶破性能与拉伸性能的关系;并比较了3种金属网格材料的顶破强力。结果表明:镀金钼丝(MAL)的顶破强力优于不锈钢丝(FOL);随着顶破速度的不断增加,顶破强力逐渐减小;经编金属网正面的顶破强力大于反面;顶破性能与织物本身的拉伸性能及试样尺寸有密切关系。

太赫兹应力调制器研究取得进展

近日,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心盛志高课题组与上海大学博士金钻明博士、合肥研究院固体物理研究所研究员苏付海合作,首次实现了基于石墨烯的太赫兹应力调制器。

太赫兹(Terahertz,THz)一般是指频率介于1011~1013频段的亚毫米电磁波。由于优越的波谱性能,太赫兹相关技术在通讯、安检、传感、国家安全等领域有着广泛的应用前景,被称为“改变未来世界的十大技术之一”。作为太赫兹应用核心部件的太赫兹调制器,是目前该领域研究的重要对象。为了实现高效、低损耗的调制效果,在传统电学、光学方法之外,获得新的太赫兹调制路径是目前亟需解决的科学问题。

在该研究中,盛志高课题组博士研究生成龙构建了基于二维电子材料石墨烯的应力调制器件,通过采用自主搭建的太赫兹时域谱系统(THz-TDS),系统研究了该器件的应力调制特性。研究表明,基于石墨烯的器件具有优异的调制效果。调制深度大,在1THz处的调制深度高达26%,且还有进一步提升空间;可双向调制,张/压应力下的太赫兹波调制分别为正/负;重复性和稳定性好,这得益于所选择的材料——石墨烯具有优异的机械和电学性能;低插入损耗,基于应力的太赫兹调制技术主要基于本征载流子迁移率分布的调控,并没有非平衡载流子产生,故而具有远低于电学和光学调制的插入损耗。该调控机制可用于制备高速太赫兹调制器,在未来的太赫兹应用中具有良好的发展前景。

相关研究成果发表在《先进光学材料》上。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发专项、中科院前沿科学重点研究项目、“青年千人计划”等的资助。

太赫兹应力调制器示意图

来源:中国科学院合肥物质科学研究院

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中国科研人员首次实现基于石墨烯的太赫兹调制器研究

  中新社合肥3月12日电 (记者 吴兰)中科院合肥物质科学研究院12日消息,该院科研人员和合作者首次实现了基于石墨烯的太赫兹应力调制器。

该研究成果近日发表在国际知名学术期刊《先进光学材料》上。

太赫兹,一般是指频率介于1011-1013频段的亚毫米电磁波。由于优越的波谱性能,太赫兹相关技术在通讯、安检、传感、国家安全等领域有着广泛的应用前景,被称为“改变未来世界的十大技术之一”。

太赫兹调制器,作为太赫兹应用的核心部件,是目前该领域研究的重要对象。为了实现高效、低损耗的调制效果,在传统电学、光学方法之外,获得新的太赫兹调制路径是目前亟需解决的科学问题。

科研人员通过巧妙构建了基于二维电子材料石墨烯的应力调制器件,通过采用自主搭建的太赫兹时域谱系统。研究表明:基于石墨烯的器件具有重复性和稳定性好、低插入损耗等优异的调制效果。

科研人员成龙认为,该调控机制可用于制备高速太赫兹调制器,在未来的太赫兹应用中具有良好的发展前景。

作者:吴兰

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中国科大成功制备超快太赫兹调制器

  本报讯

记者近日从中国科大获悉,该校陆亚林团队成功制备出超快太赫兹调制器,率先实现皮秒级高调制深度的太赫兹超快开关;同时制备多功能太赫兹器件,在单一器件中实现电开关、光存储和超快调制多种功能。研究成果近期相继发表在国际著名学术期刊《先进光学材料》和《光学快讯》上。

太赫兹波在物理化学、材料科学、生物医学、环境科学、安全检查、卫星通讯等领域有着广阔的应用前景。其中,影响太赫兹技术发展和应用的关键因素之一,是难以获得主动太赫兹调控元器件。因此,发展主动调控的太赫兹元器件有着重要的研究意义。

该团队设计并制作了基于硅介质的超快调控超表面,通过光刻、刻蚀工艺将硅薄膜加工为能在太赫兹波段共振的圆盘阵列结构的超表面。利用红外飞秒脉冲的激发,率先实现皮秒级高调制深度的太赫兹超快开关,并建立理论模型对其进行了合理的解释。

当前,太赫兹主动调控器件功能单一,难以适应技术发展要求。该团队设计了一种太赫兹波段的多功能可调谐复合超表面,可以通过电流触发实现室温下对太赫兹波的记忆存储功能,还能实现对太赫兹波的超快调控。 (记者 李想)

作者:李想

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