超材料中太赫兹波传输特性的理论分析及应用研究

发布时间：2021-04-24 13:40

　　超材料（Metamaterials,MMs）是一种自然不存在的、具有特殊电磁特性的人工设计材料。对电磁波传输特性的研究是超材料领域的主要研究方向。在本文中,我们将基于半解析法、电/磁谐振理论、多重干涉理论（Multiple Interference Theory,MIT）和阻抗匹配理论,并结合有限元法（Finite Element Method and,FEM）和有限积分法（Finite Integration Technology,FIT）主要探究太赫兹（Terahertz,THz）波在超材料结构中的传输特性—吸波特性与偏振转换特性。同时,在提高吸波和偏振转换性能方面作详细讨论。本文的主要内容可概括如下:在第一章,我们将详细介绍本文的研究背景。在第二章,我们首先简要介绍计算电磁学中的算法。第二,详细推导时谐平面电磁波的波动方程以及平板波导结构中的色散关系。第三,基于倒格空间中倒格矢的定义导出微孔阵列结构的谐振波长。最后,对多重干涉理论（Multiple Interference Theory,MIT）进行探讨。在第三章中,基于由十字形和圆盘状石墨烯片阵列组成的复合吸波结构在波长43.... 

【文章来源】：山西大学山西省

【文章页数】：162 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 光的用途及未来
    1.2 太赫兹波简介
    1.3 电磁超材料发展概述
        1.3.1 基本概念与研究意义
        1.3.2 电磁超材料的发展史
    1.4 太赫兹吸收器和偏振转换器的发展史
        1.4.1 电磁超材料完美吸收器的发展史
        1.4.2 电磁超材料偏振转换器的发展史
    1.5 可调谐太赫兹吸收器与偏振转换器的研究现状
        1.5.1 基于锑化铟的吸收器与偏振转换器
        1.5.2 基于光导硅的吸收器与偏振转换器
        1.5.3 基于二氧化钒的吸收器与偏振转换器
        1.5.4 基于石墨烯的吸收器与偏振转换器
        1.5.5 基于狄拉克半金属的吸收器与偏振转换器
    1.6 本文的主要研究内容
第二章 算法简介和理论方法
    2.1 算法及电磁仿真软件简述
        2.1.1 计算电磁学中的计算方法
        2.1.2 计算电磁学中的电磁仿真软件简述
    2.2 电磁场基础理论与波导结构中的色散关系
        2.2.1 电介质中电磁波的波动方程
        2.2.2 色散关系
            2.2.2.1 两层平板波导结构中的色散关系
            2.2.2.2 四层平板波导结构中的色散关系
    2.3 微孔阵列的谐振波长
    2.4 多重干涉理论
        2.4.1 吸收器中的多重干涉理论
        2.4.2 偏振转换器中的多重干涉理论
    2.5 本章总结
第三章 基于石墨烯的双带近一可调谐超材料吸收器
    3.1 研究背景
    3.2 结构和方法
    3.3 仿真和讨论
    3.4 本章小结
第四章 基于钛酸锶材料的可温控双窄带完美吸收器
    4.1 研究背景
    4.2 结构和方法
    4.3 结果和讨论
    4.4 被提出的吸收器的可温控性能
    4.5 本章小结
第五章 高纯度宽带线偏振转换器的实现方法及其开关特性
    5.1 研究背景
    5.2 结构设计、理论和方法
    5.3 结果和讨论
        5.3.1 垂直入射时的偏振转换性能
        5.3.2 偏振转换特性随材料电磁参数的变化情况
        5.3.3 结构参数对偏振转换特性的影响
        5.3.4 广角特性和偏振角相关开关特性
    5.4 本章小结
第六章 基于狄拉克半金属的宽带纯线偏振转换器
    6.1 研究背景
    6.2 结构和方法
    6.3 结果与讨论
    6.4 偏振转换的半解析分析
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
个人简况及联系方式


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于狄拉克半金属的可调谐的太赫兹宽频带纯线偏振转换器[J]. 张建国,田晋平,李禄,张丽娟.  量子光学学报. 2020(01)
[2]Broadband terahertz rotator with an all-dielectric metasurface[J]. QUANLONG YANG,XIEYU CHEN,QUAN XU,CHUNXIU TIAN,YUEHONG XU,LONGQING CONG,XUEQIAN ZHANG,YANFENG LI,CAIHONG ZHANG,XIXIANG ZHANG,JIAGUANG HAN,WEILI ZHANG.  Photonics Research. 2018(11)
[3]Design of broadband polarization converter for terahertz waves[J]. 潘武,沈大俊,闫彦君.  Optoelectronics Letters. 2018(06)



本文编号：3157461