雙頻帶太赫茲超材料吸波體傳感器傳感特性*

龐慧中 王鑫 王俊林 王宗利 劉蘇雅拉圖 田虎強

(內蒙古大學電子信息工程學院, 呼和浩特 010021)

本文提出了一種雙頻帶太赫茲超材料吸波器, 該超材料吸波器在0.387和0.694 THz兩個諧振點的吸收率可達到99%以上, 實現了對入射太赫茲波的“完美吸收”.該雙頻帶太赫茲超材料吸波體傳感器在兩個諧振頻率處的Q值分別為28.1和29.3, 折射率靈敏度 S (f) 分別為39.5和85 GHz/RIU, 均具有較優的傳感特性.研究結果表明, 對于該太赫茲超材料吸波器來說, 除了可以選用折射率較小的中間介質層材料提高傳感特性外, 還可以根據待測物折射率的不同選取相應的待測物厚度來提高傳感特性.本文設計的雙頻帶超材料吸波體傳感器可實現諧振頻率與待測物質特征頻率間的多點匹配, 增加反映被測物質差異的信息量, 從而提升物質探測的準確性和靈敏度.通過對三種食用油樣本的分析, 驗證了本文所設計的雙頻帶太赫茲超材料吸波體傳感器的實際應用價值.本次研究豐富了雙頻帶超材料吸波體傳感器的種類, 在傳感檢測領域具有廣闊的發展空間.

1 引 言

太赫茲(terahertz, THz)波是指頻率在0.1-10 THz范圍內, 波長在30-3000 μm的電磁波,在電磁波譜中介于紅外光與微波之間.太赫茲譜的能級與有機生物分子(如DNA、氨基酸、蛋白質等)的轉動和振動能級相對應[1,2]; 太赫茲輻射的光子能量非常低, 所以在生物樣品檢測時不會造成生物電離[2]; 太赫茲波為亞毫米波, 位于微波與遠紅外波相交疊的區間范圍內, 兼……