徐诚宇 李泉 尹竑森 杨子榆 刘懿莹

天津职业技术师范大学 电子工程学院 天津 300222

1 背景简介

最近几年，关于太赫兹的科学和技术报道层出不穷，很多研究小组相继投身到太赫兹源和太赫兹探测器的研究中去。然而，想要有效地使用太赫兹相关的技术，除了要有发射和探测装置，还要功能器件与之相配套使用。而如今与其相关的器件还十分匮乏，这也大大地限制了太赫兹的发展[1-3]。这一问题出现的重要原因是许多自然界中的常规材料在太赫兹波段没有响应。超材料的出现为解决上述问题提供了途径。超材料是一种具有特殊性质的人工合成材料，其折射率和磁导率等参数可以由人来完成改变，甚至可以改变成负数，这就使得人们可以按照实际情况改变材料的特殊性能[4-7]。同时，在实际应用中，人们往往希望超材料可以在电压、光泵等外界激励下实现对太赫兹的主动调控行为。因此，常常需要在超材料结构中置入硅、二氧化钒、石墨烯等可控材料[8-10]。本文采用模拟仿真的方法，应用石墨烯电导率可被人为调控的特点，设计了一种基于超材料的主动式太赫兹幅值调制器[11]。

2 样品结构与仿真设计

本文采用CST软件来设计基于超材料的样品结构，并对设计的结构进行电磁仿真。本文采用如图1（a）所示的多间隙超材料结构。该结构由两部分组成，最底层为高阻硅基底，其厚度为630μm，高阻硅之上为200nm厚的金属材料结构。金属选用焦耳损耗很小的铝，以此减少金属的非辐射损耗，降低实验误差。……