低介电常数超材料在磁光隔离器中的应用

发布时间：2017-08-15 17:07

  本文关键词：低介电常数超材料在磁光隔离器中的应用

  更多相关文章： 光子晶体 磁光效应 低介电常数超材料 传输矩阵法 磁光隔离器

【摘要】：光子晶体的概念是在二十世纪八十年代末的时候提出的,发展到现在已经成为了现代科学的重要研究领域。光子晶体是一种由金属材料或介质周期或准周期排列而成的人工材料。它具有光子局域以及光子禁带等特性,因此一维光子晶体中加入磁光介质层所形成的一维单缺陷磁光光子晶体在外加磁场作用下能在磁光介质层处增强磁光效应。一维磁光子晶体在实现大的旋转角的同时还可以具有比较高的能量传输率。将低介电常数超材料应用到一维磁光光子晶体中,不仅能够增大旋转角度,还能增强能量的传输率,为磁光隔离器的集成化提供一种思路,同时也为低介电常数超材料提供了一种新的可能应用。目前的一维磁光光子晶体结构,存在着一些普遍的问题:第一,光谱响应范围比较小,一般只能在中心波长以及很小的波动范围内实现较好的光隔离,如果用于宽带通信时,器件往往不能很好的满足要求;第二,带宽范围内频谱响应曲线欠平坦,对磁光隔离器的性能存在影响;第三,结构的膜层总层数较多,不易于实际的制备。针对上述所产生的问题,本文结合低介电常数超材料来设计一维磁光光子晶体结构,并利用传输矩阵法对所设计的结构进行性能分析。本文的研究内容和结果可概括为:1.基于传输矩阵方法,探讨一维单缺陷磁光光子晶体的克尔磁光效应,结果表明,采用低介电常数超材料制备层间阻抗差异较大的一维单缺陷磁光光子晶体,既易于在磁光介质层形成较强的局域场,获得接近45度的克尔旋转角,又可增强光的反射,获得较高的能量反射率。研究结果有助于制备层数少、结构简单而又具有良好工作性能的光隔离器,也为低介电常数超材料提供了一种新的可能应用。2.基于传输矩阵方法,探讨一维多缺陷磁光光子晶体的法拉第磁光效应,结果表明,利用低介电常数超材料,结合一维多缺陷光子晶体结构,可增强法拉第磁光效应,实现宽带光隔离,并且使法拉第旋转角在中心波长处能接近45度以及较高的能量透射率。研究结果有助于制备结构简单而频谱响应又平坦的磁光隔离器,为设计法拉第磁光隔离器提供一种选择。
【关键词】：光子晶体 磁光效应 低介电常数超材料 传输矩阵法 磁光隔离器
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;O73
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 人工电磁材料8-10
• 1.1.1 人工电磁材料8
• 1.1.2 人工电磁材料的发展和研究近况8-10
• 1.2 光子晶体10-13
• 1.2.1 光子晶体10-11
• 1.2.2 光子晶体的主要特性11-12
• 1.2.3 光子晶体的应用12-13
• 1.3 磁光隔离器13-15
• 1.3.1 磁光隔离器13-14
• 1.3.2 磁光隔离器的原理14
• 1.3.3 磁光隔离器的应用14-15
• 1.4 磁光隔离器的研究近况15-17
• 1.5 本文的主要工作17-18
• 第二章 基础理论及方法18-29
• 2.1 电磁波的偏振18-20
• 2.2 传输矩阵法20-23
• 2.2.1 电磁网络20-21
• 2.2.2 传输矩阵的分析21-23
• 2.3 磁光效应23-27
• 2.3.1 克尔效应23-26
• 2.3.2 法拉第效应26-27
• 2.4 有效介质理论27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 低介电常数超材料在克尔磁光隔离器中的应用29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 含有低介电常数超材料的一维磁光光子晶体结构29-36
• 3.3 材料厚度误差对磁光隔离器性能的影响36-37
• 3.4 电磁损耗对磁光隔离器性能的影响37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 低介电常数超材料在法拉第磁光隔离器中的应用39-51
• 4.1 引言39-40
• 4.2 含低介电常数超材料的多缺陷结构40-50
• 4.2.1 单缺陷基础结构40-41
• 4.2.2 多缺陷复合结构及其性能分析41-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 总结与展望51-53
• 5.1 总结51-52
• 5.2 展望52-53
• 参考文献53-58
• 附录1 攻读硕士学位期间申请的专利58-59
• 致谢59

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本文编号：679306