作者单位
摘要
内蒙古大学电子信息工程学院, 内蒙古 呼和浩特 010021
太赫兹超材料吸收器作为一种重要的太赫兹功能器件, 被广泛应用于生物医学传感、 电磁隐身、 军用雷达等多个领域。 但这种传统的超材料吸收器结构具有可调谐性差、 功能单一、 性能指标不足等缺点, 已经无法满足复杂多变的电磁环境的要求, 因此可调谐超材料吸收器逐渐成为了太赫兹功能器件领域的研究热点。 为实现超材料吸收器吸收特性的调谐, 通常从调节谐振单元或基底材料的电磁特性或调节超材料结构单元的几何尺寸两个方面出发。 设计了一种基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹宽带可调谐超材料吸收器。 该吸收器由工字型二氧化钒谐振层、 连续石墨烯层和被Topas介质隔开的金属反射层组成。 数值模拟结果表明, 当二氧化钒材料处于全金属状态(电导率为200 000 S·m-1)且石墨烯的费米能级设为0.1 eV时, 吸收率超过90%的吸收带宽达到了2.8 THz。 通过调节石墨烯的费米能级, 使其在0.1~0.3 eV之间变化时, 该吸收器的工作频率发生了明显的蓝移。 由于二氧化钒材料从绝缘状态到金属状态的相变特性, 通过控制电导率使其在100~200 000 S·m-1之间变化时, 所提出的宽频结构在反射器和吸收器两种工作状态之间自由切换。 此外, 还分别监测了该超材料吸收器在1.87, 3.04和4.16 THz三个完美吸收峰处的表面电流分布, 讨论了其工作机理。 所设计的结构通过石墨烯和二氧化钒两个独立可调“开关”实现了对吸收器工作频率和吸收振幅的双重控制, 为设计多功能太赫兹器件提供了新的发展思路。
太赫兹 可调谐 宽带吸收器 石墨烯 二氧化钒 Terahertz Tunable Broadband absorber Graphene Vanadium dioxide 
光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1257
作者单位
摘要
为提高光电系统对弱小目标的识别和分类能力,降低算法对硬件平台和数据的依赖,提出一种无监督分类方法−基于目标深度特征聚类的细粒度分类方法。该方法通过轮廓、颜色、对比度等浅层特征提取提示目标,经超分辨处理后,利用卷积神经网络对目标的深层特征进行编码,进一步采用基于注意机制的主成分分析方法进行降维生成表征矩阵,最后利用聚类的方式实现目标细粒度分类。实验验证了基于不同神经网络的深度聚类方法在不同数据集上的分类性能,其中采用ResNet-34聚类方法在CIFAR-10测试集上细粒度分类性能达92.71%,结果表明,基于深度聚类的目标细粒度方法能够取得与强监督学习方法相当的目标分类效果。此外,还可以根据不同簇数和聚类等级的选择实现不同细粒度的分类效果。
应用光学
2022, 43(4): 669
作者单位
摘要
内蒙古大学电子信息工程学院,内蒙古 呼和浩特 010021
传统的超材料吸波器设计方法严重依赖于设计人员的知识、经验和直觉,无法实现超材料的快速设计。近年来,基于人工智能技术的超材料逆设计方法发展迅速,但该方法难以应对不同尺寸的设计,容易陷入局部最优状态,并且尚无针对超材料吸波器的专用设计方法。针对以上问题,提出一种基于改进粒子群算法的超材料吸波器快速设计方法,采用自动寻峰技术计算超材料吸波器的吸收特性,实现对超材料金属谐振层的寻优与逆设计。结果表明,使用基于粒子群算法的超材料快速设计方法可设计出类似人工设计的结果,在0.3122 THz处实现了对入射电磁波的近乎完美吸收。通过以待测分析物代替原有中间介质层等方法可有效增强待测分析物与谐振磁场的耦合,提升了超材料吸波器的传感特性。与传统的超材料设计方法相比,基于粒子群算法的超材料吸波器逆设计方法降低了对设计人员的电磁学理论及仿真经验的要求,设计出的微腔结构超材料吸波器比使用连续介质层的超材料吸波器具有更好的传感性能。基于粒子群算法的超材料吸波器逆设计方法为超材料吸波体传感器的设计提供了新的思路,具有广阔的应用前景。
传感器 太赫兹 超材料吸波器 粒子群算法 超材料逆设计 
中国激光
2022, 49(17): 1714001
作者单位
摘要
内蒙古大学电子信息工程学院, 内蒙古 呼和浩特 010021
基于三维开口谐振环(SRR)阵列和微流通道,在太赫兹频段内实现了一款基于超材料吸波器的高灵敏度折射率传感器,三维SRR阵列完全浸没于微流通道内,注入微流通道内的液相分析物在作为被测分析物的同时还充当了超材料吸波器的中间介质层。当微流通道的高度固定为33.1 μm,而注入微流通道内的液相分析物的折射率从1.0变化到1.8时,该太赫兹超材料吸波器可作为折射率传感器,对应的折射率频率灵敏度达到379 GHz/RIU。仿真结果表明,该太赫兹超材料吸收体传感器的谐振电磁场被扩展到三维空间,并在微流通道内得到了很大程度的集中和增强,从而实现了谐振电磁场与待测分析物的空间重叠,增强了谐振电磁场与被测分析物之间的相互作用,进而实现了对液相分析物的高灵敏度传感。同样基于CST Microwave Studio仿真软件仿真研究了微流通道的高度和顶层覆盖电介质的厚度对超材料吸收体传感器的折射率灵敏度的影响。通过选择合适的微流通道高度和覆盖电介质厚度可获得更高的折射率灵敏度。总之,基于三维SRR阵列和微流通道的太赫兹超材料吸收体传感器具有更高的品质因数和折射率频率灵敏度,在无标记的快速生物医学传感中具有潜在的应用。
探测器 太赫兹 超材料吸波器 三维开口谐振环 微流通道 传感器 
光学学报
2020, 40(19): 1904001
作者单位
摘要
1 中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
2 鄂尔多斯应用技术学院信息工程系, 内蒙古 鄂尔多斯 017000
提出并设计了一种极化不敏感的柔性双阻带太赫兹超材料滤波器,并采用CST 2015仿真软件对该滤波器的结构进行仿真;为深入研究超材料滤波器的传输特性,分别对该超材料滤波器在2个谐振吸收峰处的电场强度和表面电流分布进行仿真;为验证仿真结果的正确性,采用微加工工艺制备了超材料滤波器样品,使用太赫兹时域光谱系统对其传输特性进行测试。仿真结果表明:该滤波器在0.131 THz和0.182 THz处获得了3 dB带宽分别为15 GHz和10 GHz的2个阻带,并且在这2个谐振频率点的传输系数 S21可以达到-43.56 dB和-48.76 dB,表现出了良好的阻带特性;测试结果与仿真结果比较吻合。
材料 超材料滤波器 太赫兹光学 微机电系统 谐振 极化 
光学学报
2017, 37(10): 1016001

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