[01345158]基于人工电磁超材料的太赫兹多频吸波器的研制

一、 任务来源 自选项目 二、应用领域和技术原理 应应用领域：太赫兹的独特性能给通信（宽带通信）、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像（无标记的基因检查、细胞水平的成像）、无损检测、安全检查（生化物的检查）等领域带来了深远的影响。太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。近年来,太赫兹波产生源与太赫兹波检测被公认为是制约太赫兹技术发展的两大关键问题。而太赫兹波的吸收和能量捕获是实现太赫兹检测的基础,也是太赫兹波标定、调控、转换和应用的核心问题。相对于热释电材料和量子阱结构,利用人工电磁超材料构建的太赫兹吸波器具有高效吸收、高度集成、设计灵活、室温工作等综合优势。但目前基于人工电磁超材料的太赫兹吸波器的研究还面临着如下几个严重问题：一、吸波器的研究主要集中在单带、双带吸波器,不利于实际应用;二、器件结构单元庞大不利于器件的小型化发展;三、结构复杂或多层结构堆栈增加器件制备的难度和准确度不利于器件的实用化和商业化。因此,本项目旨在解决上述几个问题,设计出结构简单、多带（≥3个吸收峰）、小型化太赫兹吸波器,该器件的成功设计将会推动太赫兹技术的发展,推广其应用,将会产生良好的经济效益和社会效益。 技术原理：本项目制作金属微结构/聚酰亚胺材料/金属薄膜的三明治结构。利用有限时域差分方法研究金属微结构的几何形状、尺寸、分布、介质层的厚度以及入射光偏振态对吸波器件的影响,探索其中的物理机制,研制出高性能多频带太赫兹吸波器件。 三、性能指标 多频带太赫兹吸波器件的吸收峰的平均吸收率高于95%,吸收峰的个数≥3个。发表4篇SCI论文。 四、与国内外同类结论比较 对于太赫兹吸波器件的研究,国内外学者主要是通过多个子结构组合成一个大的单层结构单元或多层金属微结构的堆栈来实现多带太赫兹吸波器。本项目采用单层、简单金属微孔结构作为基本结构单元,通过优化金属微孔结构的形状、尺寸、分布、介质层的厚度,设计出高性能多频带太赫兹吸波器件,实现器件的结构简单化和小型化,从而简化器件制作程序,降低制作成本,有利于器件的实用化和商业化。 五、成果的创新性、先进性 利用金属U形闭合环共振器结构作为多频带太赫兹吸波器的共振激发层,减小了器件结构尺寸,降低了器件制作工艺难度,实现了器件的低成本制备,有利于器件的商业化。器件设计方法具有新颖性,该成果在技术和性能方面达到了国内领先水平。 六、作用意义 该选题符合国家需要。我国政府在2005年11月也专门召开了“香山科技计划”,并邀请国内知名专家和学者进行商讨并制定了我国太赫兹科技发展的总体规划。2014年国家科技部发布了一个973项目“新型太赫兹源、接收器和其它关键功能器件及其应用”。因此,研制此类器件是符合当前趋势的且国家十分重视的研究方向。本项目的研究成果在太赫兹领域有着广阔的应用前景,可以产生良好的社会和经济效益,具有很强的使用价值,对发展我国具有自主知识产权的太赫兹吸波器件,增强核心竞争力具有重要的意义。