[00105599]工作于太赫茲通信窗口的寬帶超材料非對稱傳輸器研究

該項目為國家自然科學基金資助面上項目（項目批準號：61875017）。

該項目是在研究超材料非對稱傳輸器物理機理的基礎上，利用數值分析和仿真軟件設計滿足太赫茲通信窗口需求的單波段或多波段非對稱傳輸器件，并進行加工和測試。完成滿足

太赫茲單通信窗口的非對稱傳輸樣件 1 個或 1 個以上。主要研究成果如下：

1.研制了 1 種超寬帶和 4 種工作于單頻帶太赫茲通信窗口的寬帶超材料非對稱傳輸器，實驗測試和仿真模擬基本一致。測試得到超寬帶非對稱傳輸器在 0.55~0.82THz 范圍，x 線極化波轉換成 y 線極化波的轉換幅度 Tyx 均大于 0.6，并在 0.62THz 達到最大幅度 0.714。而 y線極化波轉換成 x 極化波的轉換幅度 Txy 小于 0.2。其中，對于單頻寬帶結構，測試得到工作中心頻率 0.34THz 處的正向轉換幅度 Tyx 的 3dB 相對帶寬為 13%，在 0.33THz 達到最高正向轉換幅度 0.88，而反向轉換幅度 Txy 小于 0.1。即在 0.34THz 完成了預期研究目標。不同之處是實際測試的轉換幅度偏低，這主要是因為沒有抽真空設備，水蒸氣對曲線的吸收造成的。 2.研制了 2 種雙波段太赫茲非對稱傳輸器，可同時在兩個太赫茲通信窗口實現非對稱傳

輸。第一個雙波段工作頻率分別位于 0.41 和 0.67THz 兩個窗口。測試得到 Tyx 在兩個窗口的峰值幅度分別為 0.66 和 0.52。而 Txy 值低于 0.1。第二個雙波段的工作頻率分別為 0.67 和0.96THz，測試得到對應 Tyx 的峰值幅度分別為 0.6 和 0.58，Txy 基本低于 0.1。這兩個雙波段非對稱傳輸器件的非對稱傳輸幅度與預期目標相比，低于 0.75，主要原因也是水蒸氣吸收造成的。

3.提出了一種基于石墨稀的可調雙波段太赫茲非對稱傳輸器，兩個可調工作窗口分別位于 0.41 和 0.67THz。隨著石墨稀化學勢的變化，第一個非對稱傳輸窗口 Tyx 的幅度從 0.74 降到了 0.35，在第二個非對稱傳輸窗口，Tyx 首先從 0.8 降低到 0.67 并保持不變，Txy 始終小于 0.2。4）基于全介質超材料設計并實現一種超寬帶的太赫茲非對稱傳輸器。在 0.68~0.8THz內，Txy 的傳輸幅度均在 0.6 以上，對應的峰值為 0.93，而 Tyx 均低于 0.3。

該項目的研究成果將對我國太赫茲超寬帶、寬帶、多波段、可調以及全介質非對稱傳輸器的發展和應用提供重要的理論指導和技術支持。