DOI: 10.17586/2226-1494-2019-19-5-775-782


УДК535.3

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЕ ТЕРАГЕРЦОВЫЕ ФИЛЬТРЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

Гомон Д.А., Соболева В.Ю., Демченко П.С., Литвинов Е.А., Шекланова Е.Б., Ходзицкий М.К.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
Гомон Д.А., Соболева В.Ю., Демченко П.С., Литвинов Е.А., Шекланова Е.Б., Ходзицкий М.К. Перестраиваемые терагерцовые фильтры на основе углеродных нанотрубок // Научно-технический вестник информационных
технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 5. С. 775–782. doi:10.17586/2226-1494-2019-19-5-775-782


Аннотация

Предмет исследования. Исследован оптически перестраиваемый терагерцовый фильтр на основе крестообразных резонаторов с нанесенным слоем углеродных нанотрубок. Экспериментально показана возможность управления оптическими спектральными характеристиками терагерцовых устройств с нанесенным на них в один слой углеродных нанотрубок. Метод. Для расчета геометрических параметров крестообразных резонаторов для заданных резонансной частоты и добротности фильтра использованы эмпирические формулы. Образцы режекторного фильтра изготавливаись методом лазерной гравировки. На экспериментальный образец фильтра наносился слой углеродных нанотрубок, которые синтезированы путем аэрозольного химического осаждения. Экспериментальные спектры пропускания «пустого» фильтра, фильтра со слоем углеродных нанотрубок без накачки и фильтра со слоем углеродных нанотрубок с лазерной накачкой на длине волны 980 нм измерялись методом импульсной терагерцовой спектроскопии. Основные результаты. Экспериментально показано, что оптическая накачка фильтра со слоем углеродных нанотрубок приводит к уменьшению пропускания основного резонансного пика и сдвигу в сторону больших частот побочного резонансного пика. Практическая значимость. Фильтры с нанесенным слоем углеродных нанотрубок могут использоваться в качестве недорогих и компактных перестраиваемых компонентов для устройств терагерцовой фотоники. 


Ключевые слова: терагерцовое излучение, терагерцовые фильтры, углеродные нанотрубки, крестообразные резонаторы, терагерцовая импульсная спектроскопия

Список литературы
 1. Borovkova M., Khodzitsky M., Demchenko P., Cherkasova O., Popov A., Meglinski I. Terahertz time-domain spectroscopy for non-invasive assessment of water content in biological samples // Biomedical optics express. 2018. V. 9. N 5. P. 2266–2276. doi: 10.1364/BOE.9.002266
2. Kemp M.C., Taday P.F., Cole B.E., Cluff J.A., Fitzgerald A.J., Tribe W.R. Security applications of terahertz technology // Proceedings of SPIE. 2003. V. 5070. P. 44–52. doi: 10.1117/12.500491
3. Ahi K., Shahbazmohamadi S., Asadizanjani N. Quality control and authentication of packaged integrated circuits using enhanced-spatial-resolution terahertz time-domain spectroscopy and imaging // Optics and Lasers in Engineering. 2018. V. 104. P. 274–284. doi: 10.1016/j.optlaseng.2017.07.007
4. Nagatsuma T., Ducournau G., Renaud C.C. Advances in terahertz communications accelerated by photonics // Nature Photonics. 2016. V. 10. N 6. P. 371–379. doi: 10.1038/nphoton.2016.65
5. Soboleva V.Y., Gomon D.A., Sedykh E.A., Balya V.K., Khodzitskiǐ M.K. Development of narrow bandpass filters based on cross cavities for the terahertz frequency range // Journal of Optical Technology. 2017. V. 84. N 8. P. 521–524. doi: 10.1364/JOT.84.000521
6. Gomon D., Sedykh E., Rodríguez S., Idelfonso T.M., Zaitsev K., Vozianova A., Khodzitsky M. Influence of the geometric parameters of the electrical ring resonator metasurface on the performance of metamaterial absorbers for terahertz applications // Chinese Optics. 2018. V. 11. N 1. P. 47–59. doi: 10.3788/CO.20181101.0047
7.Grebenchukov A.N., Zaitsev A.D., Khodzitsky M.K. Optically controlled narrowband terahertz switcher based on graphene // Chinese Optics. 2018. V. 11. N 2. P. 166–173. doi: 10.3788/CO.20181102.0166
8. Chen H.T., O’Hara J.F., Azad A.K., Taylor A.J., Averitt R.D., Shrekenhamer D.B., Padilla W.J. Experimental demonstration of frequency-agile terahertz metamaterials // Nature Photonics. 2008. V. 2. N 5. P. 295–298. doi:10.1038/nphoton.2008.52
9. Manceau J.M., Shen N.-H., Kafesaki M., Soukoulis C.M., TzortzakisS.Dynamic   response of metamaterials in the terahertz regime: Blue shifttunability and broad band phase modulation // Applied Physics Letters. 2010. V. 96. N 2. P. 021111. doi: 10.1063/1.3292208
10. Liu M.,Yin X.,Ulin-Avila E.,Geng B.,Zentgraf T.,JuL.,WangF., Zhang X. A graphene-based broadband optical modulator // Nature.2011.V.474.N7349.P.64–67.doi:10.1038/nature10067
11.Fan F., Gu W.-H., Chen S., Wang X.-H., Chang S.-J. State con- version based on terahertz plasmonics with vanadium dioxide coating controlled by optical pumping // Optics letters. 2013.  V. 38. N 9. P. 1582–1584. doi:10.1364/OL.38.001582
12. Соболева В.Ю., Гусев С.И., Ходзицкий М.К. Биосенсор на основе метапленки для определения концентрации глюкозы в крови человека // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 3. С. 337–383. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-3-377-383
13. Соболева В.Ю. Разработка высокочувствительного сенсора на основе метаповерхности для определения концентрации глюкозы в крови человека: дипломная работа. СПб.: Университет ИТМО, 2018.
14. Ferraro A., Zografopoulos D.C., Caputo R., Beccherelli R. Broad- and Narrow-Line Terahertz Filtering in Frequency-Selective Surfaces Patternedon Thin Low-Los sPolymer Substrates // I EEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2017. V. 23. N 4. P. 8501308. doi:10.1109/JSTQE.2017.266564
15. Moisala A., Nasibulin A.G., Brown D.P., Jiang H., Khriachtchev L.,Kauppinen E.I.Single-walled carbon nanotube synthesis using ferrocene and iron pentacarbonyl in a laminar flowreactor // Chemical Engineering Science.2006.V.61.N13. P. 4393–4402. doi:10.1016/j.ces.2006.02.020
16. Medina F., Mesa F., Marques R. Extraordinary transmission through arrays of electrically small holes from a circuit theory perspective // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2008. V. 56. N 12. P. 3108–3120.
doi: 10.1109/TMTT.2008.2007343


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика