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太赫兹波是指频率为0.1~10TH的电磁波,在电磁波谱中位于毫米波与红外光之间,是最后一个人类尚未完全认知和利用的频段。随着太赫兹波产生和探测技术的飞速进步,太赫兹波的相关应用已成为公认的研究热点。太赫兹功能器件是太赫兹系统中必不可少的组成部分。光子晶体是制作太赫兹波集成器件的有效结构。利用光子晶体的带隙特性实现的太赫兹波传输控制器件会增加系统的稳定性、可控性与可集成性。该领域的研究具有广阔的应用前景。
本文首先对铁氧体磁性材料应用于太赫兹波导器件的可行性进行了详细的研究。利用铁氧体磁性材料的磁导率随外磁场的改变而变化的性质,设计出一种新颖的太赫兹多功能器件:基于二维磁光子晶体的磁控连续可调谐太赫兹滤波器和开关,分析了其物理模型、工作原理和传输特性。利用平面波展开法(PWE)和时域有限差分法(FDTD)计算了二维磁光子晶体中外磁场变化对带隙位置和宽度的影响,结果显示应用该结构实现的滤波器和开关具有良好的性能。