基于MUT自谐振的太赫兹开口波导介电测试方法
作者:
作者单位:

1.中国石油大学(华东) 控制科学与工程学院,山东 青岛 266580;2.中电科思仪科技股份有限公司,山东 青岛 266555;3.青岛大学附属医院,山东 青岛 266011

作者简介:

贵 雨(1999-),女,在读硕士研究生,主要研究方向为太赫兹材料测试.email:gy18833817158@163.com.
宁兴凯(2001-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为太赫兹材料测试.
李 岩(2000-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为太赫兹生物医学应用.
邓建钦(1981-),男,博士,教授级高级工程师,主要研究方向为太赫兹仪器及测试方法.
李 川(1967-),男,硕士,主任医师,主要研究方向为胸外科疾病诊治与胸部影像.
于 壮(1967-),男,硕士,主任医师,主要研究方向为胸部肿瘤综合治疗.
李环廷(1973-),男,博士,主任医师,主要研究方向为神经外科肿瘤基础与临床.
王 斌(1988-),男,博士,副教授,主要研究方向为太赫兹测试方法、微波材料测试等.
高睦志(1993-),男,博士,副教授,主要研究方向为太赫兹器件、超材料、材料测试方法等.

通讯作者:

王 斌(1988-),男,博士,副教授,主要研究方向为太赫兹测试方法、微波材料测试等. email:wangbin2015@upc.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金面上资助项目(42174141);国家自然科学基金青年资助项目(62301611);青岛市市南区科技计划资助项目(2022- 4-010-YY)

伦理声明:



Dielectric measurement method of terahertz open waveguide based on MUT self-resonance
Author:
Ethical statement:

Affiliation:

1.School of Control Science and Engineering,China University of Petroleum(East China),Qingdao Shandong 266580,China;2.Ceyear Technologies Co.,Ltd.,Qingdao Shandong 266555,China;3.The Affiliated Hospital of Qingdao University,Qingdao Shandong 266011,China

Funding:

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    摘要:

    材料的介电检测对于准确评估其太赫兹电磁波特性及确保其在相关应用中的有效性至关重要。本文基于被测材料(MUT)自谐振特性提出一种结合电子法太赫兹技术与波导开口反射的材料介电特性测试方法。利用时域有限差分(FDTD)电磁场数值分析方法,明确在矩形波导口MUT发生自身谐振的电磁过程及影响因素;然后通过波导反射系数获得对MUT介电特性的表征关系;基于材料自谐振的频率偏移,在单晶硅片上开槽、刻蚀通道,并与聚二甲基硅氧烷(PDMS)键合,测量通道内液体的介电特性;最后,依据仿真规律在实验室搭建以单晶硅片为MUT的测试系统,验证了仿真结果的可靠性以及所提出材料介电测试方法的可行性。

    Abstract:

    Dielectric characterization of materials is crucial for accurately assessing their terahertz electromagnetic properties and ensuring their effectiveness in relevant applications. A method is proposed for dielectric property testing of Materials Under Test(MUT) based on their self-resonant characteristics, combining electronic terahertz technology with waveguide aperture reflection. The electromagnetic process and influencing factors of the self-resonance of the MUT at the rectangular waveguide aperture are clarified using the Finite-Difference Time-Domain(FDTD) method for electromagnetic field numerical analysis. Subsequently, the relationship between the waveguide reflection coefficient and the dielectric properties of the MUT is obtained. Based on the frequency shift of the material's self-resonance, grooves and etched channels are created on a single-crystal silicon wafer which is then bonded with polydimethylsiloxane(PDMS) to measure the dielectric properties of the liquid within the channels. Finally, a testing system with a single-crystal silicon wafer as the MUT is constructed in the laboratory according to the simulation rules, verifying the reliability of the simulation results and the feasibility of the proposed dielectric testing method.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

贵雨,宁兴凯,李岩,邓建钦,李川,于壮,李环廷,王斌,高睦志.基于MUT自谐振的太赫兹开口波导介电测试方法[J].太赫兹科学与电子信息学报,2025,23(8):836~843

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  • 收稿日期:2024-08-24
  • 最后修改日期:2024-09-30
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  • 在线发布日期: 2025-09-01
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