摘要表面超材料和等离子体共振为传感器在电磁领域的应用提供了可能，该电磁波范围主要是微波到可视光波，但是这种传感器的传感特性以及灵敏度会因为等离子体超材料系统中的辐射以及非辐射的损耗而受到限制。本文设计了一种金属圆环内嵌星形单元结构的超材料传感器，而且基于频域算法对该超材料结构在太赫兹频段的传感特征使用高频结构仿真软件HFSS进行数值模拟，并发现在3.8THz处呈现较为明显的振荡。通过对内嵌星形结构曲率半径的调整以及结构单元所处介质层的折射率对材料参数的电磁响应使得该结构的传感灵敏度提高。这一结果为实现太赫兹频段超材料结构的超灵敏传感特性提供了可能。69234

该论文有图6幅，表2个，参考文献46篇。

毕业论文关键词：超材料  传感器  太赫兹  数值模拟  

Properties of Ultrasensitive Sensing with Terahertz Metamaterials 

Abstract

Planar metasurfaces and plasmonic resonator have shown great promise for sensing applications across the electromagnetic domain ranging from the microwave to the optical frequencies. However, these sensors suffer from ower figure of merit and sensitivity due to the radiative and the non- radiative loss channels in the plasmonic metamaterial systems. In this paper, I present a new design of the metamaterial sensor. Its favorable sensing characteristics in terahertz frequency range are numerically simulated by the HFSS software (High Frequency Structure Simulation) in terms of frequency-domain algorithm. And obvious oscillation occurs at 3.8THz. The electromagnetic response of the material parameters is improved by adjusting the curvature radius of the embedded star structure and the refractive index of the dielectric layer of the structural unit. This result provides a possibility for the realization of ultra sensitive sensing properties of terahertz band structures.

Key words:  metamaterial; terahertz; sensing; numerical simulation

目录 

摘要 III

Abstract IV

目录 V

图清单 1

变量注释表 1

1 绪论 1

1.1 太赫兹辐射 1

1.2 超材料 1

1.3 超材料的传感特性 2

1.4 本文的主要研究工作 3

2 数值模拟方法 4

2.1 有限元法 4

2.2 时域有限差分法 4

2.3 模拟软件的介绍 4

2.4 小结 5

3 圆环内嵌星形超材料传感器的结构设计 6

3.1 传感器的结构设计 6

3.2 传感器边界与激发场的设置 7

3.3 小结 7

4 数值模拟及讨论 8

4.1 结构的透射率特性 8

4.2 半径变化对透射率的影响 9

4.3 折射率变化对透射率的影响 10

4.4 机理分析 11

4.5 小结 12

5 总结与展望 13

参考文献