基于手性超材料电磁波极化调控的研究
发布时间：2021-03-27 01:46
在电磁波领域,极化是一个很重要的概念,极化的不同状态可以在通信,雷达和抗干扰等多方面应用。人们设计出多种人工结构材料对极化波进行操控,包括光栅、双色性晶体调控及双折射调控等,但这些材料多数尺寸远大于工作波长,或者有很大的能量损耗。21世纪以来,电磁超材料由于具有超常的物理性质而受到广泛关注。手性超材料因为自身手性结构的特点而拥有奇特的电磁性质,最突出的是其强大的旋光性和圆二色性,利用这些性质可以来实现对电磁波进行调控。本文开展了基于手性超材料的极化调控的应用研究,设计了90?极化旋转器和圆极化旋转器两款结构模型,通过理论分析和模拟仿真来探讨极化器的性能,并分析其工作机制。本文的主要研究内容如下:（1）设计一款V字形的手性超材料90?极化旋转器,为金属-介质-金属三层结构,结构具有四重旋转对称性。由仿真计算结果可知,该极化器在14.61GHz和20.06GHz处的旋转角度为89.57?和90.04?,非常接近90?,并且在这两个频点处的交叉极化透射系数为96.94%和94.56%。最后通过改变极化器的几何参数,设计出在三个频点实现极化转换的90?极化旋转器。（2）设计了一款基于开口环的手...
【文章来源】：暨南大学广东省 211工程院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于磁导率和介电常数的四象限分布图
（a）常规材料 （b）左手材料图 1-2 电场、磁场和波矢的关系材料的研究现状传统超材料左手材料这一概念被提出来之后，实际上在很长一段时间内都无人问津，因中并不存在介电常数和磁导率同时为负的物质。直到 J.B.Pendry 在 1996 年和周期性的金属导线结构[16]和周期性的开口谐振环结构[17]分别能实现电单负并在理论上对这奇特的电磁性质进行描绘，激发了学者对左手材料研究的兴年，Smith 在 J.B.Pendry 研究的两种结构的基础上将它们进行有规律的结合[5块左手材料，介电常数和折射率能同时为负值，如图 1.3（a）所示。到 200y 和 Smith 等人进一步研究，在 X 波段历史性的完成著名的“棱镜实验”[18]，
图 1-4 手性物体的分类 引自参考文献[28]料因自身几何结构的特殊性而具有很奇特的电磁性质，通过手性和磁场分量均能诱导磁极化和电极化，即产生交叉耦合效应，使-hand Circularly Polarized, LCP）和右旋圆极化波（Right Circular性材料后有不同的折射率，导致它们之间产生相位延迟，表现出，电磁波透过手性材料之后会产生很大的圆二色性。利用手性超究出许多功能性材料，如吸波材料、旋磁材料，旋光材料等等。化调控是手性超材料的热点研究之一，利用手性超材料的旋光性现对电磁波的调控。2003 年，Papakostas 等人[30]提出一种类似十材料结构，这种结构通过加基底打破传输方向的对称性，能使入转 30 度。在此之后，学者们又研究出许多单层的手性模型[31-32]，料而言，其旋光性还是比较弱。到 2006 年，Rogacheva 等人[33]开
【参考文献】：
期刊论文
[1]手性超材料的设计、电磁特性及应用[J]. 徐新龙,黄媛媛,姚泽瀚,王倩,宇磊磊. 西北大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]生物传感器的应用[J]. 宋玲玲,肖瑞,陈苏红. 医学综述. 2012(10)
[3]电磁波极化的应用[J]. 张建华,黄冶. 大学物理. 2012(03)
[4]麦克斯韦方程组在电磁场中的作用[J]. 吴造林. 科技情报开发与经济. 2007(14)
[5]利用集总L-C元件构造的一维metamaterials特性的实验研究[J]. 张东科,张冶文,赫丽,李宏强,陈鸿. 物理学报. 2005(02)
[6]极化雷达的发展动态与极化信息的应用前景[J]. 曾清平,董天临,万山虎. 系统工程与电子技术. 2003(06)
[7]电磁波的极化及其应用[J]. 王被德. 电波科学学报. 1999(03)
本文编号：3102637
【文章来源】：暨南大学广东省 211工程院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于磁导率和介电常数的四象限分布图
（a）常规材料 （b）左手材料图 1-2 电场、磁场和波矢的关系材料的研究现状传统超材料左手材料这一概念被提出来之后，实际上在很长一段时间内都无人问津，因中并不存在介电常数和磁导率同时为负的物质。直到 J.B.Pendry 在 1996 年和周期性的金属导线结构[16]和周期性的开口谐振环结构[17]分别能实现电单负并在理论上对这奇特的电磁性质进行描绘，激发了学者对左手材料研究的兴年，Smith 在 J.B.Pendry 研究的两种结构的基础上将它们进行有规律的结合[5块左手材料，介电常数和折射率能同时为负值，如图 1.3（a）所示。到 200y 和 Smith 等人进一步研究，在 X 波段历史性的完成著名的“棱镜实验”[18]，
图 1-4 手性物体的分类 引自参考文献[28]料因自身几何结构的特殊性而具有很奇特的电磁性质，通过手性和磁场分量均能诱导磁极化和电极化，即产生交叉耦合效应，使-hand Circularly Polarized, LCP）和右旋圆极化波（Right Circular性材料后有不同的折射率，导致它们之间产生相位延迟，表现出，电磁波透过手性材料之后会产生很大的圆二色性。利用手性超究出许多功能性材料，如吸波材料、旋磁材料，旋光材料等等。化调控是手性超材料的热点研究之一，利用手性超材料的旋光性现对电磁波的调控。2003 年，Papakostas 等人[30]提出一种类似十材料结构，这种结构通过加基底打破传输方向的对称性，能使入转 30 度。在此之后，学者们又研究出许多单层的手性模型[31-32]，料而言，其旋光性还是比较弱。到 2006 年，Rogacheva 等人[33]开
【参考文献】：
期刊论文
[1]手性超材料的设计、电磁特性及应用[J]. 徐新龙,黄媛媛,姚泽瀚,王倩,宇磊磊. 西北大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]生物传感器的应用[J]. 宋玲玲,肖瑞,陈苏红. 医学综述. 2012(10)
[3]电磁波极化的应用[J]. 张建华,黄冶. 大学物理. 2012(03)
[4]麦克斯韦方程组在电磁场中的作用[J]. 吴造林. 科技情报开发与经济. 2007(14)
[5]利用集总L-C元件构造的一维metamaterials特性的实验研究[J]. 张东科,张冶文,赫丽,李宏强,陈鸿. 物理学报. 2005(02)
[6]极化雷达的发展动态与极化信息的应用前景[J]. 曾清平,董天临,万山虎. 系统工程与电子技术. 2003(06)
[7]电磁波的极化及其应用[J]. 王被德. 电波科学学报. 1999(03)
本文编号：3102637
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