上海航天科工电器研究院有限公司，上海 200331
提出一种基于探针加载的互补开口谐振环(CSRR)的复合左右手传输线(CRLH TL)结构。利用CSRR+CRLH 结构的谐振特性，并通过延长CRLH 耦合缝隙的长度以及增加CSRR 中短路探针的数量，在引入传输零点的同时缩小了滤波器的尺寸。经过仿真优化，实现了滤波器宽频带、高选择性和小型化设计。加工了基于该结构的带通滤波器样机， 样机整体尺寸为30 mm×15 mm×1.35 mm。测试结果表明， 滤波器的中心频率及插入损耗分别为6.6 GHz 和0.65 dB，3 dB 带宽为9.3 GHz，在无线通信、导航等微波系统中具有良好的应用前景。
带通滤波器 复合左右手传输线 互补开口环 短路探针 耦合缝隙 band-pass filter Composite Right/Left-Handed Transmission Lines Complementary Split-Ring Resonator short-circuit probes coupling gaps 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 814
光子学报
2023, 52(10): 1052411
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
透明质酸在临床医药等领域具有极高的价值，其浓度变化可直接反映机体健康程度。但由于透明质酸在机体内浓度较低，传统检测方法存在检测速度慢和灵敏度低等缺点，故快速与高灵敏的微量透明质酸检测技术具有重大意义。设计并实验验证了一种基于法诺和偶极子双波段的非对称刀切谐振环传感器，用于快速、有效、灵敏地检测低浓度透明质酸，分析了传感器的灵敏度。仿真结果表明，选择合适的不对称参数后，传感器的双波段灵敏度保持接近，且均大于150 GHz·RIU-1（RIU为折射率单位）。实验结果表明，不同浓度的透明质酸溶液样品在刀切谐振环传感器上产生的两个共振峰频移均可用希尔模型拟合，相关度大于0.99，检测极限可达1 mɡ·mL-1。本研究为快速、准确、高效地检测透明质酸提供了一种新的方法。
太赫兹 超表面传感器 透明质酸 法诺共振 刀切非对称谐振环
上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
水胺硫磷作为一种高效广谱农药常用于蔬菜害虫防治，但其高毒性、易残留的特点对人体健康构成巨大风险，为此本文提出利用基于超材料的太赫兹技术检测蔬菜中低质量浓度的水胺硫磷。根据开口谐振环原理设计了一款高性能超材料，其品质因数Q达到65。通过测试白菜叶中不同质量浓度水胺硫磷在超材料下的太赫兹频谱，建立了谐振峰频移量与质量浓度的指数拟合模型，其决定系数R2达到0.99765，实验检测质量浓度最低至0.00087 mg/L。相较于传统方法，超材料结合太赫兹技术不仅具有更低的检测限还简化了预处理环节。因此本文提出方法可高效、快速地检测蔬菜中低质量浓度的水胺硫磷。
光谱学 超材料 太赫兹 水胺硫磷 开口谐振环 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0930004
强激光与粒子束
2023, 35(5): 053002
1 安徽师范大学物理与电子信息学院, 安徽 芜湖 241002
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201899
陶瓷材料作为在微波系统开发中的重要材料, 通常被加工成多种形状, 例如以厘米级别为尺寸的圆柱形和立方体。因此, 对此类样品进行介电常数的测量是一项具有挑战性的工作。针对该难点, 研制了1种基于互补开口环谐振器的双波段介电传感器, 并提出了一种表征不同形状和尺寸样品的介电测量方法。该传感器有2个工作频段, 2个频段均为无线通信频带。在每个频段范围内, 进行了数值模拟并建立了每个样本的拟合模型, 对传感器进行加工并实际测量以验证数值模型和测量精度, 对比参考值, 测量精度高达3.5%。结果表明: 提出的传感器及测量方法能够针对不同形状和尺寸的合成陶瓷进行精确的介电测量, 表明该传感器具有良好的样品自适应性。该传感器的新颖之处在于它能够在不改变传感器和被测物结构的情况下测量厘米级别的各种样品的介电常数。此外, 双频测量也是该传感器的优势, 2个频段之间的差异小于5%。
微波陶瓷 介电常数 双频带 谐振频率 互补开口环谐振器 microwave ceramics dielectric constant dual band resonate frequency complementary split ring resonator
1 大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁大连 1160
2 大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁大连 116026
设计了一种新型的基于非对称共面波导(ACPW)馈电复合左右手传输线(CLRH-TL)的四频段混合小型化天线。天线由非对称共面波导接地面加载互补开口谐振环缝隙、单极子天线终端加载复合左右手传输线单元组成, 将常规单极子天线与超材料结构的零阶谐振器天线双模式混合。实测结果表明: 天线回波损耗大于 10 dB的阻抗带宽分别为 1.55~1.65 GHz,2.4~3.7 GHz, 5.15~5.36 GHz,5.71~5.89 GHz, 通带内具有良好的辐射特性。天线结构简单紧凑, 易于集成, 可应用于 GPS,WLAN和 WiMAX无线通信系统中。
非对称共面波导 复合左右手传输线 零阶谐振 互补开口谐振环 多频 Asymmetric Coplanar Waveguide Composite Left and Right Handed Transmission Line zero-order resonator split-ring resonator multiband 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(10): 1053
中国矿业大学 信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221116
提出了一种表面刻有一对互补开环谐振器(CSRR)的45°扇形基片集成波导谐振腔(SSIWR), 设计并制作了一款结构紧凑且具有高选择性的双层双频平衡带通滤波器。分别利用具有带通特性的CSRR和谐振腔内的TM220模实现了差模双频响应; 模式间的耦合以及缺陷地结构(DGS)的引入使得滤波器在通带附近产生4个传输零点, 提高了带外抑制。此外, 通过平衡结构以及优化的馈电位置, 实现了良好的共模抑制。滤波器的中心频率为10.13 GHz和10.83 GHz, -3 dB带宽为140 MHz和150 MHz, 两通带内的共模抑制分别超过了30.36 dB和29.87 dB, 实测结果与仿真结果基本一致。
平衡滤波器 双频带通滤波器 扇形基片集成波导 双层结构 互补开环谐振器 balanced filter dual-band bandpass filter sector substrate integrated waveguide double-layer structure complementary split-ring resonator
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
Author Affiliations
Abstract
1 Boston University, Department of Biomedical Engineering, Boston, Massachusetts, United States
2 Boston University, Department of Mechanical Engineering, Boston, Massachusetts, United States
3 Boston University, Department of Electrical and Computer Engineering, Boston, Massachusetts, United States
4 Boston University Photonics Center, Boston, Massachusetts, United States
Microwaves, which have a ～10-cm wavelength, can penetrate deeper into tissue than photons, heralding exciting deep tissue applications such as modulation or imaging via the thermoacoustic effect. Thermoacoustic conversion efficiency is however very low, even with an exogenous contrast agent. We break this low-conversion limit, using a split ring resonator to effectively collect and confine the microwaves into a submillimeter hot spot for ultrasound emission and achieve a conversion efficiency over 2000 times higher than other reported thermoacoustic contrast agents. Importantly, the frequency of emitted ultrasound can be precisely tuned and multiplexed by modulation of the microwave pulses. Such performance is inaccessible by a piezoelectric-based transducer or a photoacoustic emitter and, therefore, split ring resonators open up new opportunities to study the frequency response of cells in ultrasonic biomodulation. For applications in deep tissue localization, a split ring resonator can be used as a wireless, battery-free ultrasound beacon placed under a breast phantom.
thermoacoustic effect metamaterial photoacoustic effect split ring resonator ultrasound Advanced Photonics
2020, 2(3): 036006
