基于频率选择表面的太赫兹标签设计
CSTR:
作者:
作者单位:

(1. 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆 400065;2. 中国电子科技集团公司第十三研究所, 石家庄 050057;3. 暨南大学 纳米光子学研究院, 广州 511443;4. 重庆太赫智芯科技发展有限公司, 重庆 400060;5. 哈扎拉大学, 巴基斯坦 曼塞赫拉;6. 四川文理学院 成都研究院, 四川 达州 635000)

作者简介:

马 勇(1980-),男,博士,副研究员,重庆邮电大学量子信息技术实验室主任,从事太赫兹器件与技术、光量子器件与技术的研究,已发表SCI/EI论文65篇;

通讯作者:

中图分类号:

TP391.44

基金项目:

新一代信息网络与终端省部共建协同创新中心“基于太赫兹的无损感测技术研究”项目;中电科芯片技术(集团)有限公司量子实验室基金项目(6310001-2);重庆邮电大学交叉学科和新兴领域重点专项项目(A2018-01);重庆市基础与前沿研究项目(cstc2016jcyjA0301);2021年度重庆市留学人员创业创新支持计划项目(cx2021011);河北省杰青项目(F2021516001);自然科学基金青年基金项目(61405001).通信作者:黎人溥,马晓燠


Terahertz Tag Design Based on Frequency-selective Surfaces
Author:
Affiliation:

(1. College of Optoelectronics, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065 CHN;2. The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Shijiazhuang 050057, CHN;3. Nano Photonics Research Institute of Jinan University, Guangzhou 511443, CHN;4. Chongqing Taihe Zhixin Technology Development Co., Ltd., Chongqing;5. Hazara University, Mansehra 21300, PAK;6. Chengdu Research Institute, Sichuan University of Arts and Sciences, Dazhou 635000, CHN)

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    摘要:

    设计了一种基于频率选择表面的太赫兹超表面标签,整体结构由表面金属图案、中间介质和底面金属板组成。频率选择表面的结构单元由对称八边形嵌套环构成,刻蚀在材料为聚酰亚胺的中间介质上。标签采用频率编码规则,当一个嵌套环消失时,相对应的共振频率点的吸收峰也消失,从而完成不同的编码,通过频率编码也实现有效的带宽利用。仿真结果表明,所提出的结构实现了4bit的编码容量,其工作频率范围为0.1~0.5THz,标签面积仅为0.25mm2,具有较高的编码密度,角度稳定性不小于45°,具有偏振不敏感的特性,满足标签识别准确性的要求,具有良好的编码性能。此外,提出了一种频移编码规则,通过改变谐振结构参数来引入频移,从而实现了在不改变标签体积的基础上增加了编码容量、提高标签编码密度,能够更灵活地满足实际应用需求。所提出的基于超表面的柔性太赫兹标签区别于流行的射频标签,在医疗和工业部件、汽车零件和硅芯片等微小物体上有很好的应用前景。

    Abstract:

    In this study, a terahertz metasurface label based on a frequency-selective surface (FSS) was designed. The overall structure is composed of a surface metal pattern, intermediate medium, and a bottom metal plate. The structural unit of the FSS consists of symmetrical octagonal nesting rings etched onto an intermediate polyimide medium. When a nested ring disappears, the absorption peak of the corresponding resonant frequency point disappears through different coding. Effective bandwidth utilization is also achieved through frequency coding. The simulation results show that the proposed structure achieves a 4bit coding capacity, with a working frequency range of 0.1~0.5THz and a label area of only 0.25mm2. The proposed structure has a high coding density, the angular stability is ≥45°, polarization insensitivity is present, the requirements of label recognition accuracy are satisfied, and the coding performance is strong. In addition, a frequency shift coding rule is proposed, which introduces a frequency shift by changing the resonant structural parameters to increase the coding capacity and label coding density without changing the label volume, which can satisfy the practical application requirements more flexibly. The metasurface-based flexible terahertz tag proposed in this study is different from the popular RF tag and has strong application prospects for miniature objects, such as medical and industrial components, automotive parts, and silicon chips.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

马勇,盛宏远,徐应松,陈鑫,黎人溥,陈前斌,周幸叶,陈沁,Anthony Vickers, Jehan Akbar,马晓燠.基于频率选择表面的太赫兹标签设计[J].半导体光电,2024,45(5):751-758. MA Yong, SHENG Hongyuan, XU Yingsong, CHEN Xin, LI Renpu, CHEN Qianbin, ZHOU Xingye, CHEN Qin, Anthony Vickers, Jehan Akbar, MA Xiaoyu. Terahertz Tag Design Based on Frequency-selective Surfaces[J].,2024,45(5):751-758.

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  • 收稿日期:2024-03-18
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  • 在线发布日期: 2024-11-22
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