超材料中基于两个共振器之间相位耦合单向无反射性质的研究

发布时间：2021-02-02 01:47

　　超材料是一种微米或纳米尺度的人工复合材料,其单元结构小于入射波的波长。由于超材料的性质主要取决于材料本身在关键物理尺度上的有序设计,因而具有某些超常规的特性,例如负折射、隐形、电磁诱导透明、单向无反射等,其中单向无反射在光开关、传感器、光学二极管等方面具有潜在应用。大量研究表明由金属组成的超材料自身损耗较大,品质因数较低,因此我们采用低损耗的硅作为共振器,所获得的超材料品质因数相对更高。超材料结构单元由两个硅共振器嵌在光刻胶聚合物中并沉积在玻璃基底上。基于两个硅共振器之间的相位耦合,在异常点上实现了单向无反射。通过调节入射光的偏振θ和两个共振器间的距离d,我们实现了可控制的单向无反射。研究表明当两共振器间距离d分别等于1184 nm和1318 nm时,异常点出现在频率205.31 THz和202.25 THz处,高反射率达到0.8,低反射率接近于0,反射对比率接近于1。在异常点处,当偏振θ等于0°时,单向无反射出现,当偏振θ等于90°时,单向无反射消失。利用传输矩阵方法得到的理论计算结果与数值模拟的结果完全一致。而且,我们的结构中共振器间距离变化范围约为150 nm内,单向无反射现象可... 

【文章来源】：延边大学吉林省 211工程院校

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２：绪铬和硅交替排列的超材料电场分布图??

向前方向??向后方向｜??图１．３：硅和二氧化硅交替排布多层结构图??该多层结构中的吸收和非吸收电介质分别为非晶硅（Ｓｉ）和二氧化硅（Ｓｉｌｉｃａ），每个??周期单元由４个非晶硅和二氧化硅薄膜层交替组成。该结构在波长５３２?ｕｍ处展现??出理想的单向无反射特性。多层结构之间累积的相位变化相同，这与硅的折射率??中虚部引起的吸收相关，而硅层的吸收最终导致入射光在传输中强烈衰减。尽管??系统在前后两个方向上透射率相同，但多层结构在反射匕显示出单向性。??ｌｉｉｒ＇ｉｌｌｉｉｌｌＭＭ??■■■■Ｉ?￥?Ｉ??图１．４：硅和二氧化硅交替排布多层结构的电场分布图??３??

图１．３：硅和二氧化硅交替排布多层结构图??


本文编号：3013819