基于二维石墨烯及超材料的纳光子吸收结构研究

发布时间：2023-10-22 10:23

　　近年来,纳米光学研究领域中的特异性材料受到了研究学者的青睐。因为,作为人工合成的新材料,特异性材料拥有自然界现存材料无法比拟的优良光学特性。某些材料可对入射电磁波完美吸收,这就是所谓的超材料薄层完美吸收结构。吸收结构都能在一定的波段实现对入射电磁波的完美、近完美吸收。那么,各种吸收结构实现完美吸收的原理是否相同就成为了研究的热点。在研究者掌握了各种吸收结构的吸收原理后,就可以根据该原理设计制造出符合特定要求的完美吸收结构。显然,更好性能的吸收结构得益于一些新材料的发展,石墨烯就是典型的代表。石墨烯是一种二维形式的碳结构。在石墨烯中,碳原子排列成蜂窝状的晶格。并且已经被科学研究证实这种二维形式的碳结构具有独特的机械、电磁、热学性能,这些特殊的性能将在学术研究和工业生产中得到广泛的应用[1-3],给其带来前所未有的改变。本文首先对完美吸收理论进行了比较全面、系统的阐述,并对现有的吸收结构类型进行了盘点。根据吸收结构两面介质材料相同与否,将其分成对称、不对称吸收结构两大类。然后再根据结构的特点进行细化分类,并对其各自的吸收原理进行了介绍。而后,给出了可能用在吸收结构设计中新材料—石墨烯的特性...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 纳光子吸收材料研究现状
    1.3 文章主要内容与章节
第二章 电磁波完美吸收结构的理论分析
    2.1 完美吸收结构的工作原理
        2.1.1 一般工作原理
        2.1.2 光学薄层完美吸收结构
        2.1.3 经典光学薄层完美吸收结构（Huygens sheets）
    2.2 薄层完美吸收结构的一般工作方程
    2.3 对称完美吸收的薄层结构
        2.3.1 阻抗匹配层
        2.3.2 共振质点阵列
    2.4 不对称完美吸收的薄层结构
        2.4.1 共振双向各向异性质点阵列
        2.4.2 含有基底平面的不对称吸收结构
        2.4.3 薄层吸收结构-均质磁性材料放置在PEC基底平面
        2.4.4 薄层吸收结构-磁性超材料放置在PEC基底平面
        2.4.5 薄层吸收结构-经典Dallenbach吸收结构
        2.4.6 薄层吸收结构-等离子体基元吸收结构
    2.5 本章小结
第三章 二维材料石墨烯的特性
    3.1 石墨烯的发现历史
    3.2 石墨烯的光学性能
    3.3 基于石墨烯的表面等离激元效应
        3.3.1 表面等离激元
        3.3.2 石墨烯表面等离激元
    3.4 本章小结
第四章 基于超材料的宽带吸收结构
    4.1 仿真软件FDTD Solutions
        4.1.1 原理
        4.1.2 软件介绍
    4.2 模型的设计与仿真
        4.2.1 模型的设计
        4.2.2 模型的仿真
    4.3 仿真结果
    4.4 本章小结
第五章 基于石墨烯的超材料宽带吸收结构
    5.1 模型的设计与仿真
        5.1.1 模型设计
        5.1.2 仿真与结果
    5.2 基于等效T电路模型的理论分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的科研成果



本文编号：3856330