基于零折射率超材料的光子器件设计和性能研究
发布时间:2020-12-09 04:54
在电磁超材料中零折射率超材料,包括介电常数接近零的材料(epsilon-near-zero material,ENZ)、磁导率近零的材料(mu-near-zero material,MNZ)、介电常数和磁导率同时近零的材料(mu-epsilon-near-zero material,MENZ)以及各向异性零折射率材料,因其奇异的性质如隧穿效应、高指向辐射效应、相位裁剪效应等而在近年来无论是在基础研究领域还是在应用研究领域都受到广泛的关注。本文对零折射率材料的传输性质的影响因素、调控手段及器件的设计方法展开了讨论,具体内容如下:一、零折射率材料复合结构的传输性质的影响因素1、研究了空气狭缝对含缺陷的ENZ结构的传输性质的影响。在狭缝隔断含缺陷的ENZ结构的前后,复合结构的透射性质发生了突变,透射率显著下降,并且对空气狭缝的位置和厚度变得敏感。这种突变性质可用于设计高灵敏度的位移传感器。2、研究了波导壁上的孔洞对三维MENZ波导的传输性质的影响。只要孔洞没有破坏波导壁完美电导体/完美磁导体从入射端到出射端的连通性,电磁波都会绕开这些孔洞并完全透过MENZ波导,实现电磁波的边界渗流。三维ME...
【文章来源】:苏州大学江苏省
【文章页数】:162 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
(a)由金属线阵列构成的介电常数为负的超材料示意图(本图引自参考文献[7])(b)由开口环阵列构磁导率为负的超材料示意图(本图引自参考文献[8])(c)负折射率超材料结构示意图(本图引自参考文献[9](d)负折射率超材料折射率测量值(黑色曲线)理论值(红色曲线)以及基底媒质
料(reciprocal of modulus-near-zero, RMNZ)。声学零折射率材料也有和电磁零折射率材料类似的性质。本文将重点讨论利用电磁零折射率材料来设计器件。图1.2 (a)利用零折射率材料实现高指向辐射(本图引自参考文献[63])(b)基于ENZ的波导结构(本图引自参考文献[64])(c)利用零折射率实现相位裁剪(本图引自参考文献[66])(d)利用在 ENZ 中嵌入开口谐振环实现 MENZ(本图引自参考文献[68])。零折射率材料的研究开始于 Enoch, S.等人对于利用超材料实现高指向性辐射的
超材料的光子器件设计和性能研究 、 为负的单负材料,而氮化硅为介电常数为正的电介质,他们的厚度们随即通过银和氮化硅制备了一个多层膜结构,在光波段获得了Gao, J.等人在同年也提出了类似的结构(如图 1.3 所示)。通过理论便考虑了多层膜结构可能出现的非局域效应,在垂直于多层膜排列电张量的分量仍然可能为零。他们分别在实验上利用金和三氧化二构以及金和二氧化硅形成的多层膜结构实现了 ENZ [91]。
本文编号:2906307
【文章来源】:苏州大学江苏省
【文章页数】:162 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
(a)由金属线阵列构成的介电常数为负的超材料示意图(本图引自参考文献[7])(b)由开口环阵列构磁导率为负的超材料示意图(本图引自参考文献[8])(c)负折射率超材料结构示意图(本图引自参考文献[9](d)负折射率超材料折射率测量值(黑色曲线)理论值(红色曲线)以及基底媒质
料(reciprocal of modulus-near-zero, RMNZ)。声学零折射率材料也有和电磁零折射率材料类似的性质。本文将重点讨论利用电磁零折射率材料来设计器件。图1.2 (a)利用零折射率材料实现高指向辐射(本图引自参考文献[63])(b)基于ENZ的波导结构(本图引自参考文献[64])(c)利用零折射率实现相位裁剪(本图引自参考文献[66])(d)利用在 ENZ 中嵌入开口谐振环实现 MENZ(本图引自参考文献[68])。零折射率材料的研究开始于 Enoch, S.等人对于利用超材料实现高指向性辐射的
超材料的光子器件设计和性能研究 、 为负的单负材料,而氮化硅为介电常数为正的电介质,他们的厚度们随即通过银和氮化硅制备了一个多层膜结构,在光波段获得了Gao, J.等人在同年也提出了类似的结构(如图 1.3 所示)。通过理论便考虑了多层膜结构可能出现的非局域效应,在垂直于多层膜排列电张量的分量仍然可能为零。他们分别在实验上利用金和三氧化二构以及金和二氧化硅形成的多层膜结构实现了 ENZ [91]。
本文编号:2906307
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