异向介质在极化二色性和电子诱导辐射等方面的应用研究

发布时间：2018-01-01 20:04

  本文关键词：异向介质在极化二色性和电子诱导辐射等方面的应用研究　出处：《浙江大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：过去十几年里,异向介质(Metamaterials)成为了电磁学、光学、凝聚态物理和材料科学领域的一个重要研究方向。异向介质是由亚波长金属或介质单元结构排列而成的周期性结构,它通过设计人工结构的电磁响应来获得与众不同的特殊电磁特性,包括负折射特性、完美成像特性等。在异向介质诸多特性中,极化控制能力是其极为突出的一个性能。其极化选择特性依赖于单元结构对称性的设计,通过改变结构的对称性群,可以实现诸如各向异性、手征特性和双各向异性等自然界材料难以实现的特殊功能。本文针对微型化极化控制器件和电磁波近场信息控制方面的难题,开展了异向介质在极化二色性和电子诱导辐射等方面的系统性研究,取得了极化二色性反射镜、电子诱导辐射极化控制器等一系列成果,具有指导新型光学极化控制器件设计的重要意义。本文的具体研究内容归纳如下:1.异向介质电磁响应的表征和设计方法研究。我们总结和归纳了异向介质电磁响应的表征方法,包括等效参数提取法、传输线等效电路模型法、转移矩阵法和对称性分析法,并对各个方法的优缺点和适用情况进行讨论。这章内容为后续章节奠定理论基础。2.异向介质在极化二色性方面的应用研究。这部分包含两部分内容:一是分析异向介质的结构对称性,提出了圆极化二色性反射镜的设计方法,设计了两款异向介质反射镜,能够实现圆偏振光的选择性吸收。二是讨论石墨烯新型二维材料的电磁特性,研究基于石墨烯的极化二色性异向介质,设计了基于石墨烯的异向介质吸波材料,其工作频率可以通过改变石墨烯费米能级得以调制。3.异向介质在电子诱导辐射方面的应用研究。这部分包含两部分内容:一是讨论双各向异性介质的电磁响应和表征方法,包括微观物理机制的分析和等效参数提取法的构建。二是分析双各向异性对电磁波尤其是倏逝波的传播控制,提出了用双各向异性超表面来控制电子诱导辐射极化特性的方法。4.异向介质在宽频带吸波方面的应用研究。我们利用传输线等效电路模型法,构建多层异向介质电路模型,结合特定的遗传优化算法,设计并加工了一款宽频带异向介质吸波材料,其吸波性能覆盖C、X、Ku和K等波段。
[Abstract]:In the past ten years , Metamaterials have become an important research direction in the field of electromagnetic , optical , condensed physics and material science .

【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O441

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本文编号：1365988