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太赫兹波(Terahertz,THz)是指频率范围位于0.1THz至10THz之间,波长介于微波和红外线之间的电磁波。它是光子学技术和电子学技术、微观和宏观的过渡区。由于它的特殊位置和优越性,使得它具有十分重要的科学研究和实际应用价值。目前太赫兹波的研究突飞猛进,被广泛应用于环境监测、物体成像、宽带移动通讯、医疗诊断等诸多方面。 光子晶体是介电常数成周期性分布的一种人工材料,其周期为光波长量级。在光子晶体结构中存在着特殊的频带——光子禁带,位于这些频带中电磁波被禁止传播。如果在光子晶体中引入点缺陷或者线缺陷,禁带中会出现缺陷态,与该缺陷态波长对应的电磁波被限制在其中传播。而由周期性金属结构构成的光子晶体在THz波段具有优良的性质,可以用来制作多种 THz器件,如滤波器,反射器,谐振腔,极化器等。 本文运用频域有限元法研究了二维金属光子晶体在太赫兹波段的传输特性,该模型选取空气为背景材料,金属铜为介质柱。通过改变太赫兹波的入射方向、晶格常数、晶格类型、介质柱形状与材料、介质柱填充率等参数,对TM模和TE模的传输特性进行了系统完整的计算与分析,获得了太赫兹波在二维金属光子晶体中的传输规律。结果表明,传输特性随着介质柱填充率、晶格常数、晶格类型及太赫兹波入射方向的变化而变化,且TE模和TM模带隙差异很大,这为THz波段的光子晶体滤波器、反射器和极化器的开发与制作提供了参考依据。最后介绍了太赫兹波段金属光子晶体传输器件,并用有限积分法模拟了太赫兹波在多种金属光子晶体波导中的传播。