1 合肥工业大学光电技术研究院特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，安徽 合肥 230009
提出了一种基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器，该超材料传感器由刻蚀在聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜表面的多方形谐振单元的平面阵列组成。拉伸柔性PDMS薄膜会改变谐振单元的结构参数，进而使传感器的谐振频率产生变化。该超材料传感器可以同时实现应变或拉力的高灵敏度检测。同时，谐振结构中央的方形连接环起到了不对称分裂间隙的作用，激发了具有更高Q值的高阶谐振模式，实现了更高的频谱分辨率。实验结果表明，施加拉力从0增大至1.2 N时，结构尺寸拉伸率达到初始状态的1.2倍，超材料的谐振峰频率从109.23 GHz红移到99.42 GHz。该传感器可以实现8.43 GHz/N的高灵敏度拉力传感。耐久性测试表明在该样品的使用中至少可以经历100次拉伸-松弛循环。所提出的传感器具有灵敏度高、加工方便、成本低和无线测量的优点，具有潜在的应用价值。
传感器 拉力传感器 柔性 超材料 光谱 高灵敏度
1 合肥工业大学光电技术研究院特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，安徽 合肥 230009
提出一种基于导电塑料膜谐振结构的超材料宽带吸波体。吸波体采用介质层-膜单元阵列-介质层的三层结构模型，其中上层介质兼具阻抗匹配和保护电阻膜谐振结构的作用。所采用的导电塑料膜片与基于导电墨水的电阻膜结构相比，不仅克服了加工过程中墨水厚度不均匀对方阻的影响，还可兼容激光刻蚀工艺，进而提高了谐振结构的加工精度。模拟结果表明，该吸波体在6.9~22.7 GHz的频率范围内，可以保持90%以上的入射波吸收率，相对吸收带宽为106.8%。此外，所提结构对入射波的极化特性不敏感，且对宽角入射的电磁波仍能在宽频带内实现高效吸收。更为重要的是，所提结构中的电阻膜谐振结构与介质基板可以独立加工，这种积木拼搭式的加工方案不仅节省了制备时间，还使得基底材料的选择不再受电阻膜加工的制约，为发展宽带超材料吸波体提供了新的思路。
材料 导电塑料膜 超材料 吸波体 宽带吸收 宽角稳定性 光学学报
2022, 42(22): 2216001
1 合肥工业大学光电技术研究院特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，安徽 合肥 230009
设计了一种基于介质谐振器的水基微波吸波器。介质谐振器包括两个长方体介质板和一个十字形空腔，并在其内部充满水以实现宽带微波吸收效果。不同于传统水基超材料中相互独立的水基单元，本设计中十字形空腔所形成的水流通道横截面面积达到3 mm×3 mm，可确保阵列中水流畅通，因此该结构满足水冷工作要求，可实现大功率微波的无衰减吸收。仿真结果表明，在21.8～35.9 GHz 的微波频段内，吸波器对入射电磁波的吸收率大于90%，相对吸收带宽为48.9%。此外，该吸波器对入射波的偏振不敏感，在宽频段范围内对大入射角电磁波仍有高吸收效果。通过3D打印技术实现了样品加工，实验结果与模拟结果吻合良好。该吸波器在宽带大功率微波吸收领域有较大的应用潜力。
材料 超材料 吸波器 宽带 大功率 水基介质 中国激光
2022, 49(21): 2103001
1 合肥工业大学光电技术研究院, 安徽合肥 230009
2 电子信息控制重点实验室, 四川成都 610036
提出了一种基于液晶的太赫兹电控反射式移相器及其构成的波束扫描阵列天线。通过采用液晶调控的开槽结构移相器, 解决了液晶调控过程中谐振层覆盖面不足造成的液晶取向不均、边缘效应和饱和电压增大等问题。设计了工作在 380 GHz三开槽的移相器, 对谐振频点的表面电流分布和谐振频点进行了仿真分析。数值计算结果表明当液晶相对介电常数在 2.47~3.26范围内变化, 377~392 GHz频率范围内移相器能够实现 360°的相移。采用三开槽结构反射相移单元, 设计了工作于 380 GHz的电控波束扫描阵列天线, 实现了 30°范围内的一维波束扫描, 主瓣增益大于 20 dBi。
太赫兹 反射式移相器 可重构天线 液晶 电控 terahertz reflective phase shifter reconfigurable antenna Liquid Crystal(LC) electronically controlled 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(4): 642
1 合肥工业大学光电技术研究院，安徽合肥 230009
2 中国科学技术大学信息科学技术学院，安徽合肥 230027
3 中国航天科技集团有限公司，北京 100048
从双基地成像系统的模糊函数出发，针对相移键控( PSK)调制信号的特点，引入平均模糊函数的概念。利用求取期望的方式消除码元序列的随机性对系统模糊函数的影响，详细推导了基于PSK调制信号的无源成像系统的广义模糊函数，并通过仿真实验分析了信号波形参数对系统分辨性能的影响。结果表明， PSK调制信号的序列长度和滚降系数对系统分辨性能的影响很小。
PSK调制信号 无源成像系统 广义模糊函数 分辨性能 PSK modulating signal passive imaging system generalized ambiguity function resolution capability 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(5): 861
合肥工业大学 光电技术研究院，安徽 合肥 230009
提出 2种基于前视和斜下视圆周扫描的毫米波人体安检方案，该方案采用 1对收发分置天线沿圆周扫描，利用矢量网络分析仪、喇叭天线和高精确度转台搭建了毫米波成像实验平台。为了验证 2种方案及相应的波数域算法的有效性，通过毫米波转台实验对多个目标反演成像，并得到了良好的实验结果。实验结果表明，本文提出的 2种毫米波人体安检方案都具有一定的可行性。
人体安检 毫米波成像 波数域算法 转台 圆周合成孔径雷达 personnel surveillance millimeter wave imaging wave-number domain algorithm rotating platform circular Synthetic Aperture Radar 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(1): 90
1 合肥工业大学 光电技术研究院, 合肥 230009
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009
3 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院, 合肥 230009
为了满足可工作于太赫兹频段以及较好的方向性和高增益的需求, 在等离子体天线的基础上提出了新型等离子体-金属混合八木天线, 在其中将反射振子替换为夹直角反射板。根据等离子体天线及八木天线设计理论, 设计了该天线的结构并初步确定了其结构参数。通过电磁仿真研究了不同天线-顶点间距情况下天线的回波损耗、增益、电压驻波比和辐射方向图, 最终实现了结构参数优化。与不带反射板的天线的对比结果表明, 该结构具有更高的增益与更优的前后比。
等离子体 八木天线 反射板 方向图 增益 plasma Yagi antenna reflector pattern gain 强激光与粒子束
2018, 30(6): 063101
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Science and Applied Physics, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
2 School of Computer and Information, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
We systematically investigated the tunable dynamic characteristics of a broadband surface plasmon polariton (SPP) wave on a silicon-graded grating structure in the range of 10–40 THz with the aid of single-layer graphene. The theoretical and numerical simulated results demonstrate that the SPPs at different frequencies within a broadband range can be trapped at different positions on the graphene surface, which can be used as a broadband spectrometer and optical switch. Meanwhile, the group velocity of the SPPs can be modulated to be several hundred times smaller than light velocity in vacuum. Based on the theoretical analyses, we have predicted the trapping positions and corresponding group velocities of the SPP waves with different frequencies. By appropriately tuning the gate voltages, the trapped SPP waves can be released to propagate along the surface of graphene or out of the graded grating zone. Thus, we have also investigated the switching characteristics of the slow light system, where the optical switching can be controlled as an “off” or “on” mode by actively adjusting the gate voltage. The slow light system offers advantages, including broadband operation, ultracompact footprint, and tunable ability simultaneously, which holds great promise for applications in optical switches.
(050.2770) Gratings (200.6715) Switching (230.7370) Waveguides (240.6680) Surface plasmons. Photonics Research
2017, 5(6): 06000604
1 合肥工业大学 a.计算机与信息学院
2 合肥工业大学 b.光电技术研究院，安徽合肥 230009
为了满足高增益天线大的移相度和可工作在太赫兹频段，设计了一种基于液晶的双偶极子反射移相单元结构。采用液晶的等效介电常数模型，在频率为 335~345 GHz频段均产生 360o以上的相移，在 342 GHz实现最大相移 390o。为了减小液晶不均匀性对相移产生的影响，建立了单元的精确模型，该模型在频率范围为 330~338 GHz时均产生了 250o以上的相移，在336 GHz实现最大相移285o。与均匀液晶等效介电常数模型相比，产生最大相移的频率点发生了变化，并且产生了最大为105o的移相差值，这在相控反射阵列天线的设计中是不可忽略的。
反射阵列 双偶极子 液晶 太赫兹 移相单元 reflectarray double dipole Liquid Crystals(LC) terahertz phase shifting cells 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(2): 187
1 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 光电技术研究院，安徽 合肥 230009
利用等效电导率方法对310 GHz的双栅交错波导慢波结构中电磁信号的传输损耗进行了仿真研究，比较了不同导体表面粗糙度和不同谐波造成的高频损耗的影响。仿真结果表明表面粗糙度会使传输信号严重衰减，频率相同的-1和+1次空间谐波传输损耗也有较大差异，传输-1次空间谐波时的导体单位损耗更大，且随表面粗糙度增加，损耗增加速度更快。模拟了不同的粗糙度对慢波结构增益、带宽等工作性能参数的影响，结果显示高频损耗会使增益下降、带宽降低。
太赫兹 交错波导 慢波结构 高频损耗 terahertz double vane waveguide slow-wave structure loss 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(1): 18
