该文设计了一款C波段单馈寄生阵列的宽带圆极化天线。此天线采用紧邻的双层F4B介质基板, 通过在方形驱动贴片上开槽及采用寄生阵列的设计实现了圆极化。对天线结构的设计步骤进行说明, 研究了各结构对天线阻抗带宽和轴比带宽的影响, 并研究了寄生贴片切角长度和驱动贴片上的缝隙宽度对天线轴比和带宽的影响。对天线的圆极化方向图进行了仿真。仿真结果表明,在5.5 GHz时实现了右旋圆极化, 最大增益为8.1 dBi。加工并测试了宽带圆极化天线, 测试结果与仿真结果基本相符, 天线实测的阻抗带宽为1.3 GHz, 轴比带宽为1.26 GHz。设计的叠层天线具有结构紧凑, 装配简单和轴比带宽大的优点。

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。

设计了一种结构紧凑、工作频带较宽、耦合平稳、高方向性的“十字形”多孔耦合的太赫兹波导定向耦合器。基于多孔耦合原理, 利用HFSS软件对太赫兹波导定向耦合器进行了模型仿真和结构优化。仿真结果表明: 在325~475 GHz带宽范围内, 该多孔耦合太赫兹波导定向耦合器耦合度达到7.5±0.8 dB, 隔离度达到30 dB, 即方向性优于20 dB, 各端口回波损耗小于-20 dB。通过对该波导定向耦合器进行高温高压模拟仿真, 确定了使用负性光刻胶SU-8作为结构材料的可行性, 提出应用MEMS工艺在硅衬底上进行加工, 将牺牲层工艺应用到波导腔结构的制作中。利用光刻在直通波导和耦合波导公共宽壁上形成的"十字形"等间距排列耦合孔结构, 可以实现较宽的带宽和良好的耦合平坦度。该方法提高了耦合孔尺寸和位置的精度, 减小了反射损耗, 为太赫兹波导结构的加工提供了新思路。

滤波器是信号传输系统中的重要组件.提出一种快速、高精度复制工艺方法, 用于设计和制备WR-10波段矩形波导滤波器.采用多层匀胶单次紫外曝光工艺(硅片上匀SU-8胶), 制备出的滤波器高度误差小于0.03%(3 μm), 陡直度误差小于1.1o.实验结果表明, 用该方法制备毫米波滤波器技术可行, 并取得了卓越的电磁性能(关于: 插入损耗, 回波损耗和带宽).最终测试结构可知, 通带内的插入损耗测得结果小于0.5 dB, 几乎可以忽略不计, 在整个通带内回拨损耗大于10 dB.结果表明, 这种快速制造技术是制备太赫兹射频器件的一种有效办法, 这种新技术将成为推动太赫兹射频器件未来发展的主要动力.

提出了一种基于MEMS开关的射频衰减器设计方案。首先对整体电路的基础结构进行了设计, 选择以CPW(共面波导)为传输线, 接触式MEMS开关作控制器件, 同时以开关中的电容作为断路时的平衡电容进行Q值匹配; 其次, 通过理论推导与计算得到了波导的截面尺寸; 然后按所需衰减量计算T型网络各个电阻的阻值大小。再按照计算值在CST微波工作室中建模仿真, 对比单级衰减和展频二级衰减的S参数, 可以发现, 在Q值匹配后的电路中, 射频信号可以在更宽的频段内保持稳定衰减。最后通过UV-LIGA技术结合氧化钽电阻工艺对衰减器进行了样片试制与结果测试。结果表明, 通过Q值匹配可以扩展衰减器的工作频段, 为高频信号的稳定衰减提出了一种可行性方案。

针对传统微透镜阵列制作工艺复杂、成本高、周期长等缺点，研究了一种低成本、高效率制作微透镜阵列的技术方法。以SU-8负性光刻胶为主模结构材料，采用2次紫外斜曝光工艺，加工出主光轴平行于硅基的微透镜阵列作为主模结构。依次采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)软光刻技术和NOA73紫外曝光技术对主模结构进行复制得到PDMS 和NOA73 2种材料的微透镜阵列，用共聚焦显微镜观察微透镜阵列的表面形貌并搭建光学检测平台，测试微透镜阵列的成像效果。结果显示，NOA73材料的微透镜阵列具有更好的光学性能。通过上述工艺加工的微透镜阵列具有较好的成像效果和表面形貌，重复性好且加工周期短，可集成在微流式细胞仪中用于样本流的荧光检测，提高了检测精度。

集成紫外固化胶NOA73微球与SU-8微柱制造的亚毫米探针, 可以作为关键部件应用于三坐标测量机。NOA73微球通过NOA73对其他溶液的界面张力形成, 柱子由深紫外光穿过微球曝光SU-8形成。这种新技术利用甘油补偿NOA73与空气折射率差, 使得紫外光透过NOA73微球后保持接近平行。最终得到高深宽比的探针结构, 高度超过1 200 μm, 微柱侧壁与基底呈89°。

光学微球谐振腔由于其具有超高的Q 值及极小的模式体积等优点，在高灵敏度传感和光通信等方面得到了广泛的研究。测试了未封装和封装后微球腔谐振波长随温度的变化，实验结果表明随温度增大，谐振波长线性红移，且线性度高。二者温度系数不同，未封装时为25.6 pm/℃，封装后为4.4 pm/℃，主要原因为紫外胶的负热光系数所致。理论分析了紫外胶的热光效应，通过控制紫外胶厚度可以改变光在紫外胶中的比例，从而调节温度系数。当光在紫外胶中比例为0.1135 时，温度系数变为0，可以抑制温度漂移，实现了温度补偿；该比例继续增大，温度灵敏度提高。低温漂、高灵敏度、微型化拓宽了回音壁模式(WGM)传感器的应用潜力。

为了使用微流体细胞仪对细胞精确计数, 采用紫外光刻工艺制作了能够真正实现三维聚焦功能的微流体检测芯片(微流控芯片)。使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行二次倒模复制其结构以缩短微流控芯片制作周期、降低制作成本, 并进行了芯片的封装与测试。首先, 利用沉浸式光刻技术和斜曝光工艺制作了具有三维聚焦功能的SU-8微流沟道; 然后, 利用PDMS对所制作的SU-8微流沟道进行一次倒模, 得到其负模结构; 对负模结构进行表面处理后, 再进行二次倒模, 得到PDMS微流沟道; 最后, 封装PDMS微流沟道与盖片, 制得微流控芯片, 并对微流控芯片的沟道聚焦效果进行了测试。实验测试发现随着鞘流与样本流流速比不同, 得到样本流的聚焦宽度也不同。当鞘流与样本流流速比为20∶1时, 可以得到约10.4 μm的聚焦宽度。结果表明, 该芯片结构可靠, 可以满足进一步的流体聚焦检测要求。采用该方法制作的微流控芯片具有生产周期短、成本低、效率高和结构可靠的特点。