基于MEMS可重构超材料的动态可调太赫兹滤波器理论与关键技术

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11574059
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2209.新波段光学与新型光源
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The terahertz (THz) filters with dynamically tunable central frequency and bandwidth are important for THz communication, spectroscopy detection and spectroscopy imaging. However, the central frequency and the bandwidth of the existing THz filters can not be dynamically tuned..First of all, the project constructs the model of dynamically tunable THz filters which based on microelectromechanical systems (MEMS) reconfigurable metamaterials, and studies the electromagnetic response performance, transmission spectroscopy and reflection spectroscopy of the tunable THz filters by using finite integral method. At the same time, by using equivalent circuit theory, the project sets up an equivalent circuit model of the tuning structures of the MEMS reconfigurable metamaterials and establishes an analysis formula of the resonant frequency. And these are very useful to reveal the mechanism of the tuning of central frequency and bandwidth. Then, the project sets up the MEMS model of the tunable filter and use finite element analysis (FEA) method to study the law of central frequency and bandwidth changing with the applied voltages. Finally, based on the MEMS bulk silicon micromachining process, the project studies the method to fabricate the filter and decrease the insertion losses. Moreover, the method to test the performance of the types is also implemented. The key technologies of the study contain how to effectively tune the bandwidth, decrease the insertion losses and increase the tuning range of frequency. .This study will reveal the mechanism of tuning central frequency and bandwidth of the THz filters which based on the MEMS reconfigurable metamaterials. And it can also provide the theory and technological references for the development of new THz filters and other relational THz devices.
中心频率和带宽动态可调的太赫兹(THz)滤波器在THz通信、光谱探测和光谱成像等领域有十分重要的应用价值,而现有THz滤波器都不能动态调节中心频率和带宽。本项目首先引入微机电系统(MEMS)可重构超材料来构建动态可调THz滤波器,用有限积分方法研究滤波器的透射、反射光谱特性和电磁响应特性,并用等效电路理论建立可重构超材料调谐结构的等效电路模型和谐振频率表达式,以揭示中心频率和带宽调节机理。然后,建立可调THz滤波器的MEMS模型,用有限元分析方法研究中心频率和带宽变化量随驱动电压的变化规律。最后,基于MEMS体硅工艺研究器件加工和减小插损的方法,同时研究用THz时域光谱系统进行样片性能表征和测试的方法。其关键技术是如何有效调节带宽、减小插损和增加频率调节范围。本项目将揭示MEMS可重构超材料对THz滤波器中心频率和带宽调控的物理机理,为新型THz滤波器及相关器件研发提供理论依据和技术参考。

结项摘要

中心频率和带宽动态可调的太赫兹(THz)滤波器在THz通信、光谱探测和光谱成像等领域有十分重要的应用价值,而现有THz滤波器都不能动态调节中心频率和带宽。.本项目首先引入微机电系统(MEMS)可重构超材料来构建动态可调THz滤波器,用有限积分方法研究了滤波器的透射、反射光谱特性和电磁响应特性,并用等效电路理论建立了可重构超材料调谐结构的等效电路模型和谐振频率表达式,揭示出中心频率和带宽调节机理。然后,建立了可调THz滤波器的MEMS模型,用有限元分析方法研究了中心频率和带宽变化量随驱动电压的变化规律。最后,基于MEMS体硅工艺研究了器件加工和减小插损的方法,同时研究了用THz时域光谱系统进行样片性能表征和测试的方法。其关键技术是如何有效调节带宽、减小插损和增加频率调节范围。.本项目重要结果是:1)在理论上,引入镜像电流理论来解释可调滤波器的幅值可调机理;2)引入相变材料氧化钒来构建幅值可调的太赫兹带通滤波器,研究了幅值可调控的机理。3)在实验上,MEMS工艺用于制作可调太赫兹滤波器样片。.本项目研究成果,揭示了MEMS可重构超材料对THz滤波器中心频率和带宽调控的物理机理,对新型THz滤波器及相关器件研发提供了理论依据和技术参考。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Broadband large-modulation-depth low-current-triggered terahertz intensity modulator based on VO2 embedded hybrid metamaterials
基于VO2嵌入混合超材料的宽带大调制深度低电流触发太赫兹强度调制器
  • DOI:
    10.7567/apex.11.092004
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Applied Physics Express
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Hu Fangrong;Li Yuanyuan;Xu Xinlong;Zhou Yuan;Chen Ying;Zhu Peidong;Zhao Shuai;Jian Wenying;Zhang Wentao;Han Jiaguang;Chen Yuanzhi
  • 通讯作者:
    Chen Yuanzhi
Mechanically tunable metamaterials terahertz dual-band bandstop filter
机械可调超材料太赫兹双频带阻滤波器
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/26/7/074219
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Hu Fangrong;Xu Xin;Li Peng;Xu Xinlong;Wang Yue'e
  • 通讯作者:
    Wang Yue'e
Structural symmetry breaking induced polarization sensitivity enhancement: Used for THz tri-band mechanical tunability
结构对称性破坏激发极化灵敏度增强:用于太赫兹三频机械可调谐性
  • DOI:
    10.1142/s0217984919500325
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Modern Physics Letters B
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Rong Qi;Hu Fangrong;Li Yuanyuan;Yin Shan;Jiang Mingzhu;Li Tong;Li Dongxia;Wang Yue'e
  • 通讯作者:
    Wang Yue'e
Electrically triggered dual-band tunable terahertz metamaterial band-pass filter based on Si3N4-VO2-Si3N4 sandwich
基于Si3N4-VO2-Si3N4夹层的电触发双波段可调谐太赫兹超材料带通滤波器
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/28/5/054203
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zhao Shuai;Hu Fangrong;Xu Xinlong;Jiang Mingzhu;Zhang Wentao;Yin Shan;Jiang Wenying
  • 通讯作者:
    Jiang Wenying
Real-timely monitoring the interaction between bovine serum albumin and drugs in aqueous with terahertz metamaterial biosensor
太赫兹超材料生物传感器实时监测水溶液中牛血清白蛋白与药物的相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2016.11.006
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Hu Fangrong;Guo Enze;Xu Xin;Li Peng;Xu Xinlong;Yin Shan;Wang Yuee;Chen Tao;Yin Xianhua;Zhang Wentao
  • 通讯作者:
    Zhang Wentao

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其他文献

Study on split-ring-resonator based terahertz sensor and its application to the identification of product oil
基于开环谐振器的太赫兹传感器研究及其在成品油鉴别中的应用
  • DOI:
    10.1007/s11082-015-0175-5
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Opt Quant Electron (2015) 47:2867–2879
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡放荣;张隆辉;徐新龙
  • 通讯作者:
    徐新龙
Manipulating Magnetoinductive Coupling with Graphene-Based Plasmonic Metamaterials in THz Region
在太赫兹区域用基于石墨烯的等离子体超材料操纵磁感应耦合
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Plasmonics
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    姚泽含;胡放荣;余蕾蕾;徐新龙
  • 通讯作者:
    徐新龙
微加工静电排斥驱动器特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光电工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陶逢刚;姚军;汪为民;庄须叶;张恒;胡放荣;TAO Feng-gang~1;2;YAO Jun~1;WANG Wei-min~1;ZHUANG;2.Graduate University of Chinese Academy of Scienc;3.Department of Electronic Engineering;Guilin Univ
  • 通讯作者:
    Guilin Univ
基于石墨烯的太赫兹双峰单独可调吸波体设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    张隆辉;胡放荣;徐新龙
  • 通讯作者:
    徐新龙
Tunable surface-plasmon-polariton-like modes based on graphene metamaterials in terahertz region
太赫兹区域基于石墨烯超材料的可调谐表面等离子体极化子模式
  • DOI:
    10.1016/j.commatsci.2015.09.063
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Computational Materials Science
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    黄媛媛;王倩;胡放荣;徐新龙
  • 通讯作者:
    徐新龙

其他文献

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胡放荣的其他基金

基于类太赫兹频率梳的痕量生物分子无标记检测与识别研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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基于超材料的太赫兹波长可调窄带吸波体研究
  • 批准号:
    61265005
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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