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超材料中单向无反射和非互易完美吸收性质的研究

发布时间:2021-09-09 06:12
  近十几年来随着超材料的问世,超材料展示出了众多自然界所没有的奇异现象,其在负折射、隐形斗篷、完美透镜和完美吸收等方面具有广阔的应用前景,因而引起了研究者们的极大关注。其中一个重要的应用是通过设计材料特定几何结构和尺寸达到控制电磁响应的目的超材料完美吸收器。与传统完美吸收器的区别在于,超材料完美吸收器通过适当地控制电响应和磁响应使结构与自由空间的阻抗达到匹配,从而使反射降低至0,同时利用对超材料结构响应的耗散消除透射实现接近于100%的完美吸收。超材料另一个最新的应用是充当宇称-时间(PT)媒介,相关理论被称为PT对称理论,于1998年由Bender等人提出。随着PT媒介的迅速发展,其在光学波导、完美腔吸收器激光器、微波腔吸收器和共振器,特别是超材料等各种系统中应用非常广泛。本文基于超材料中的一对共振器耦合提出了一个实现双窄带完美吸收等离子传感器的方案。方案中,双共振峰的吸收率在臂长为270 nm时超过了95%,在臂长290 nm时超过了98%。在这两种情况下双吸收峰的半高宽均为3(低频处)和5%(高频处),此外本文还证明了该超材料完美吸收器可以作为一个等离子传感器实现折射率传感,当臂长... 

【文章来源】:延边大学吉林省 211工程院校

【文章页数】:67 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

超材料中单向无反射和非互易完美吸收性质的研究


图2.1:产生磁和电响应的两个典型起材料单元图??

能级图,实参数,哈密顿,能级


据Bender等人在1998年提出的研宄,当e?>?0时,这些哈密顿的所有本征值均为正??实数;当e<0时,其本征值为复数I11!。因此,称e?20时是未破坏的PT对称参数??域,e?<?0时是破坏的PT对称参数域(图2.2)。??■?-?|?'??19?/ft??r??17:叫I?1?j?/?/.??-ffj//?/■??13:?V//?/?/?■??I11:?/?/??5?:i???,?;???|?,?i?,???-1012?3??e??图2.2:以实参数e为函数的哈密顿//?=浐+护(这)E的能级??2.3完美吸收器??超材料完美吸收器由SRR阵列、电介质和基板组成,其中电介质被夹??在SRR阵列和基板之间。超材料的高阻抗表面使入射波的反射率为1,且在超材??料表面产生了强电场。超材料外表面上电阻片的存在导致了入射波在反射回来之??前吸收了入射能量。因此该吸收器满足了其他现有吸收器(如索尔兹伯里屏)相同??的需求關,且它具有薄的优点。最初的理论预测要求介质层的厚度远小于操作波??长。??7??

散射矩阵,光学系统,复透射系数,端口


—>Hr??图2.3:两端口光学系统的散射矩阵S??异常点处的单向无反射可以用一个一般的两端口散射系统来实现,如图2.3??所示,该系统的光学性能由散射矩阵S描述,其定义式为??/?\?(?\?(?\?(?\??Ht?t?rb?Hi??=S?=?,?(2.11)??yf?^?J?J??其中,//t和i/g分别是左右端口入射模式下的复磁场振幅,町和分別是??左右端口出射模式下的复磁场振幅。t是复透射系数,77和A是光从左(向前??8??


本文编号:3391580

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