THz波的超透射超聚焦实验研究.docx

THz波的超透射超聚焦实验研究.docx

《THz波的超透射超聚焦实验研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《THz波的超透射超聚焦实验研究.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

THz波的超透射超聚焦实验研究

大学生创新实验项目

申报书

计划项目名称　太赫兹波超透射与超聚焦实验研究　　　　　

申请者的承诺与成果使用授权

本人自愿牵头申报广东省高等学校大学生创新实验项目建设项目。

认可所填写的《2010年度广东省高等学校大学生创新实验项目申报表》（以下简称为《申报书》）为有约束力的协议，并承诺对所填写的《申报书》所涉及各项内容的真实性负责，保证没有知识产权争议。

项目申请如获准立项,在专业建设过程中，接受广东省教育厅或其授权（委托）单位、以及本人所在单位的管理，并对以下约定信守承诺：

1.遵守相关法律法规。

遵守我国著作权法和专利法等相关法律法规；遵守我国政府签署加入的相关国际知识产权规定。

2.遵循学术研究的基本规范，恪守学术道德，维护学术尊严。

研究过程真实，不以任何方式抄袭、剽窃或侵吞他人学术成果，杜绝伪注、伪造、篡改文献和数据等学术不端行为；成果真实，不重复发表研究成果；维护社会公共利益，维护广东省高等学校大学生创新实验项目项目的声誉和公信力，不以项目名义牟取不当利益。

3.遵守广东省高等学校大学生创新实验项目有关管理规定以及广东省财务规章制度。

4.凡因项目内容、成果或研究过程引起的法律、学术、产权或经费使用问题引起的纠纷，责任由相应的项目承担人员承担。

5.项目立项未获得资助或获得批准的资助经费低于申请的资助经费时，同意承担项目并按申报预期完成研究建设任务。

6.同意广东省教育厅或其授权（委托）单位有权基于公益需要公布、使用、宣传《申报书》内容及相关成果。

项目主持人（签章）：

_________________

年月日

填写须知

一、大学生创新性实验计划申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。

空缺项要填“无”。

二、格式要求：

表格中的字体小四号仿宋体，1.5倍行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名，均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。

三、申请参加大学生创新实验项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。

四、计划项目先由所在学校进行组织初审后，推荐上报的计划项目由学校分管领导在申报书上签署意见、签字并加盖公章后，一式两份（均为原件），报送省教育厅高等教育处。

五、申报过程有不明事宜，请与教育厅高教处联系和咨询。

一、前期基础（1000字以内）

（研究成员的知识条件，研究兴趣，相关经历及开展本项目的基础）

就读于深圳大学电子科学与技术学院，三名研究员分别是电子科学与技术和微电子专业的大二学生。

经过两年的课程学习，我们学习了电路分析，数字电子技术，模拟电子技术等电路知识，学习了高等数学，线性代数，数理方程等数学基础知识，学习了大学物理，量子力学，电磁场与电磁波，光学等物理基础知识，学习了matlab语言，protel，mutisim等辅助软件的应用，为我们的研究项目提供所需的理论知识；同时我们也进行了电路实验，数字电子技术实验，模拟电子技术实验和大学物理实验等实验，具有一定的动手能力；我们三人中有两人得到奖学金，成绩优异，这是我们的软件基础。

学院拥有装备精良的本科教学实验中心，下设电子科技基础实验室、光电子器件实验室、光电子信息技术实验室、微电子技术实验室、电子科技创新实验室等五个实验室，还拥有一个广东省高校先进光学精密制造技术重点实验室和两个深圳市重点实验室—激光工程重点实验室和微纳光子信息技术重点实验室，为我们的项目研究提供了研究器材和实验地方，这是我们的硬件基础。

在现代科技杂志上看到太赫兹相关文献，产生极其浓厚的兴趣，深入了解，亚波长孔阵列结构由于具有透射增强，反射减小及突破经典孔径衍射理论极限的聚束效应等特点使其在光电子集成器件、材料学、数据存储、能源及生物化学传感领域中展示了十分广阔的应用前景。

通过前期实验发现，改变充满小孔的金属pcb板上的金属排布，会使照射到金属板的太赫兹波发生超透射和超聚焦现象。

我们在梁老师的指导下设立了命题，梁老师作为我们的指导教师，为我们的提供重要的知识保障。

综上所述，我们申请本研究项目。

如果获得资助，我们将保质保量完成任务。

二、计划项目实施思路（3000字以内）

1．研究意义与目的，同类研究工作国内外研究现状与存在的问题等

太赫兹波的超透射和超聚焦程度随着孔的形状、周期、材料、金属膜的厚度、周围介质和金属的介电常数、入射电磁场的偏振特性的改变而改变。

亚波长孔阵列结构性能可调的特征决定了它们将在未来的集成光子器件、纳米光刻技术、光学显示以及生物医学传感器件等领域扮演重要的角色。

到目前为止，人们提出了许多理论模型来解释超强透射现象，但是目前对金属亚波长周期性阵列结构所表现出的超强透射效应的物理机制还没有统一的解释。

因而，对其进行大量的实验研究，得出一些规律性的结果显得十分重要。

目前亚波长孔阵列的制备通常采用光刻和激光穿孔等方法，这些样品的加工费用较高，加工设备比较昂贵，所以采用简单的印刷电路板方法来制备亚波长孔阵列结构，并且对其性能、增强机理及应用进行系统的研究不论在科研还是实际应用方面都具有重要的意义。

通过前期研究发现，通过采用印刷电路板方法来制备亚波长孔阵列结构既廉价又方便可行，因而是一种非常有效的方法。

利用这种技术，我们可以很容易加工亚波长周期结构金属膜，这为我们进行超透射和超聚焦实验提供了便利的条件。

2．研究内容及工作方案

本课题主要研究不同的亚波长孔阵列结构对太赫兹波的超透射和超聚焦程度的影响。

用protel软件结合电路板的制备工艺在RF-4衬底上制备出亚波长铜膜周期性对称孔阵列和非对称孔阵列的各种结构；结合THz时域光谱系统、利用这些结构进行太赫兹波段的透射性能和聚焦性能的测试，对其超强透射的机理进行探讨，并对亚波长孔阵列各种参数的优化。

3．拟解决主要问题

目前对金属亚波长周期性阵列结构所表现出的超强透射效应的物理机制还没有统一的解释；在实验中由于阵列结构的多样性与不确定性，设计亚波长孔阵结构的时候出现种类太多的问题，难以一一进行实验。

我们计划采用对亚波长孔阵结构进行归类分析的方法，找出其中的规律，从而得到亚波长孔阵列在哪种结构下太赫兹波超聚焦与超透射的效果最好。

4．研究支持条件（使用仪器或设备）

实验室的仪器设备主要有：

激光器泵浦的连续THz激光器，THz时域光谱系统（包括脉冲THz波发射器和接收器），THz实时成像系统和扫描成像系统，THz探测器，热释电红外功率计，扫描电镜及Protel、Origin、matlab等软件。

可以满足本项目亚波长金属膜周期孔结构样品设计及传输性能测试的要求。

5．预期研究成果（研究论文、设计、专利、产品、鉴定、推广应用等）

通过对太赫兹波超聚集与超透射实验探究，预计能在多种亚波长孔阵列结构中找到一系列的结构能使太赫兹波的透射效果达到最好，寻求到亚波长孔阵结构对透射效果的规律，为太赫兹波在一些领域的应用提供基础。

例如，太赫兹波的超聚集研究，能够在光学成像中提高成像的分辨率。

预计发表相关论文1篇，申请专利1项。

6．项目创新之处（原始创新：

重大科学发现、技术发明；集成创新：

融合多种相关技术，形成新产品、新产业；引进消化吸收再创新：

在引进国内外先进技术的基础上，学习、分析、借鉴，形成具有自主知识产权的新技术）

①就目前对金属亚波长周期性阵列结构所表现出的超强透射效应的物理机制还没有统一的解释得问题，试图从实验中对亚波长孔阵结构进行归类分析，找出其中的规律，从而得知某系列的亚波长孔阵结构对太赫兹波照射时超聚焦与超透射的效果最好。

②目前国内一直研究亚波长孔阵结构对太赫兹波的超透射问题，而忽略了其超聚焦的现象，前景及用途。

我们研究的课题不仅限于亚波长孔阵结构对太赫兹波的超透射问题，还同时研究其超聚焦的现象的规律。

THz波超聚焦对于提高THz探测和成像的分辨率具有重要的意义。

三、计划项目管理（800字以内）

1、计划项目人员分工

陈永赞，陈家杰同学负责用protel设计亚波长孔阵列结构（多种不同的结构）；

梁达安同学负责用设计出的结构去找厂家制作出实验用的pcb板；

陈永赞，陈家杰和梁达安同学同时负责进行实验，记录太赫兹波照射亚波长阵列结构板时的聚焦率以及透过率，并记录数据，分析数据，找出相关规律并且总结研究论文。

2、计划项目研究时间安排（查阅资料、选题、项目研究方案、开题报告、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、结题、撰写研究论文和总结报告、参加结题答辩和成果推广等）

2012年6月~2012年7月，在前期基础上，继续查阅相关资料。

2012年8月~2012年10月，利用Protel软件，设计亚波长周期结构金属膜。

2012年10月~2012年11月，联系相关公司为我们制作亚波长周期结构金属膜。

2012年12月~2013年4月，利用THz时域光谱系统和亚波长周期结构金属膜进行THz波超透射与超聚焦实验研究。

2013年4月~2013年5月，数据处理与分析。

2013年5月~2013年6月，撰写研究论文和总结报告，参加结题答辩。

四、计划项目条件保障（800字以内）

1、经费预算及使用计划（材料费、资料费、版面费、鉴定费、专利费等）

亚波长周期结构金属膜的制作三千元

实验测试费三千元

资料费一千元

版面费一千元

专利费二千元

合计一万元

2、资源保障（实验教学示范中心、科研实验室、研究所、科教实践基地、仪器设备、文献资料等）

实验室的仪器设备主要有：

激光器泵浦的连续THz激光器，THz时域光谱系统（包括脉冲THz波发射器和接收器），THz实时成像系统和扫描成像系统，THz探测器，热释电红外功率计，扫描电镜及Protel、Origin、matlab等软件。

可以满足本项目亚波长金属膜周期孔结构样品设计及传输性能测试的要求。

学校图书馆有丰富的相关文献资料，便于在项目的进行中查阅。

3、学校经费配套及激励机制（对项目经费配套情况，对指导教师及学生的激励措施）

学校经费经费资助：

理工科类项目，每个项目资助金额为7000～10000元。

文科类项目，每个项目资助金额为5000～7000元。

对指导教师及学生的激励措施：

1项目结题验收通过后，指导教师教学工作量学校将按照理工科类项目12学时，文科类项目10学时的标准进行计算。

2项目经专家组评定通过结题验收后，学校将根据结题验收评审结果：

优秀、良好、通过三个档次，奖励每一个项目5～3个大学生创新实验学分，所奖励学分由项目组按贡献大小分配，奖励学分均计专业选修课学分。

五、指导教师意见（600字以内）

1、项目研究的选题意义

太赫兹波的超透射和超聚焦程度随着亚波长周期结构金属膜中孔的形状、周期、厚度、介质和金属的介电常数、入射电磁场的偏振特性的改变而改变。

亚波长孔阵列结构性能可调的特征决定了它们在未来的集成光子器件等领域具有重要的意义。

2、项目研究方案的科学性

近些年大量理论和实验结果表明，利用亚波长周期结构金属膜可以实现THz波超聚焦与超透射。

虽然目前对该效应的物理机制还没有统一的解释，但研究表明该效应是完全可以实现的。

因而，对其进行实验研究，分类总结得出一些规律性的结果十分重要。

3、项目研究方案的可行性

protel软件结合电路板的制备工艺可以很容易制作出亚波长周期结构金属膜，实验室具有THz时域光谱系统等相关实验研究设备，实验室研究人员具有一定的前期相关研究基础，因而该项目的研究方案是完全可行的。

导师签字：

年月日

六、学校意见

分管校长（签字）（公章）

年月日