基于人工超材料结构与器件的类量子效应研究

发布时间：2023-05-03 23:42

　　近年来,随着科学技术的不断进步,在力学、声学和电磁学领域迫切地需要具有特殊性质的新型材料与器件,人工超材料在这一背景下应运而生,电磁超材料也称为超介质,它具有天然材料所不具备的电磁特性,通过对超材料周期单元或单元组合规律的设计,超材料能够对电磁波的传播方向、极化方式、传播模式等进行广泛的调控。目前人工超材料在微波器件、天线系统、传感等多个领域具有深远的影响,广阔的前景,应用频段覆盖了从低频、微波、THz到光波段的广泛的频谱范围。同时对超材料的理论研究还表明超材料也可作为探索微观结构类量子效应的新平台,对人工超材料的Fano共振响应、类电磁诱导透明(EIT)等类量子效应的研究将有利于新型慢光器件、传感芯片和高效激光的开发。目前在微波频段的超材料大多利用印制在PCB板上的金属结构来实现,器件的性能受制于金属阻抗带来的损耗。全介质超表面一方面能够克服材料损耗的问题,另一方面也因为能兼容3D打印和半导体制备工艺,近年来得到了研究人员广泛的关注。由于石墨烯独特的光学和电学性质,基于石墨烯的光学器件和可调超表面成为一个重要的研究领域。基于超材料与器件中的各种类量子效应,例如类Fano共振、类电磁诱...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和研究意义
    1.2 超材料的研究概述
    1.3 类量子效应
    1.4 论文的主要内容和结构安排
第二章 理论基础和研究方法
    2.1 超表面谐振单元的设计方法
        2.1.1 开口环和金属线谐振器
        2.1.2 介质块谐振器
        2.1.3 石墨烯加载的超材料设计
    2.2 数值仿真方法及步骤
    2.3 时间耦合模理论
        2.3.1 具有单共振的时间耦合模理论
        2.3.2 散射截面和吸收截面的一般线型
        2.3.3 双耦合谐振散射的时间耦合模理论
    2.4 石墨烯的性质及其在电磁超材料中的应用
    2.5 本章小结
第三章 基于Fano谐振的全介质超表面的设计与研究
    3.1 引言
    3.2 结构设计与材料选择
    3.3 仿真结果分析
    3.4 用于微波谐振器和超材料的多材料3D打印技术
    3.5 本章小结
第四章 石墨烯波导器件中的类EIT效应的研究
    4.1 引言
    4.2 基于EIT的石墨烯波导器件结构设计与仿真
    4.3 仿真结果分析与研究
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 论文的创新点
    5.3 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢



本文编号：3807520