基于超结构的类电磁诱导透明的圆偏振光特性研究

论文摘要

本论文基于三维电磁超结构工艺制作的复杂性,在双层结构中实现了具有圆二色性的可调谐类电磁诱导透明（EIT-like）效应。且实验数据和仿真数据的高度吻合证实了该现象存在。其次理论研究并优化了圆偏振二色性器件。最后,鉴于二氧化钒材料具有独特的相变特性且在微波频段少有研究,通过利用二氧化钒在微波段实现了EIT-like的主动调谐,这为其在可编程材料,微波光子学和超导量子电路领域的应用铺平了道路。本论文所做的主要工作及成果如下:（1）设计出了一种由单弧谐振器（SAR）和双弧谐振器（DAR）组成的三弧谐振器（TAR）双层超结构。通过计算表明,该超结构具有圆偏振选择性,在右旋圆偏振光入射条件下,由于手性和非手性模式之间的破坏性干涉引起了类电磁诱导透明效应并产生了1.77 ns的群时延。更重要的是所提出的超结构还具有良好的圆二色性可调性,通过调整结构的开口旋转角来改变相位匹配可以获得良好的圆二色性。利用电路板加工技术制作了相关实样样品,并通过微波网络分析仪验证了仿真获得的数据,证明了ETT-like的存在。（2）基于已经研究发现的圆二色性可调谐现象,理论研究并优化设计了二维超结构的圆偏振二色性器件。数值模拟表明该结构的圆偏振二色性在微波段（15.6 GHz）最高可达68%。仿真模拟研究了不同圆偏振光入射到器件中所产生的透射和反射转换模式对圆二色性的影响,且对基于电磁感应透明产生的圆二色性现象机理进行了分析。发现了左旋电磁波入射情况下,结构耦合产生的类电磁透明现象具体是由位于SAR反射模式和DAR的反射转换模式作用引起的,而对于右旋电磁波入射情况,结构中类电磁诱导透明的现象是由DAR的透射模式与SAR的反射模式相作用的结果。（3）基于上述所设计的超结构主要是通过改变几何尺寸进行调谐,将其与具有相变特性的二氧化钒材料相结合,可以实现对透射率的主动调谐。将超结构的最上层中间开环谐振结构的材料用二氧化钒材料代替,在二氧化钒相变前后可以实现透射率从0.2%左右到58%的主动调制。最后制作了样品,并通过微波网络分析仪验证了仿真获得的数据,证明了EIT-like的主动可调性。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 圆偏振光研究状况

1.2.1 圆偏振光的应用

1.2.2 圆偏振二色性器件的研究进展

1.3 超材料简介

1.4 类电磁诱导透明超结构的研究历史现状

1.4.1 类电磁诱导透明的简介

1.4.2 类电磁诱导透明超结构的发展进程

1.4.3 类电磁诱导透明超结构的电路模型

第二章圆偏振光类电磁感应透明超结构的研究

2.1 引言

2.2 电磁仿真软件简介

2.3 圆偏振光电磁感应透明超结构的研究结构设计

2.4 数值仿真与光谱特性分析

2.4.1 数值仿真

2.4.2 光谱特性分析

2.5 单独开口环谐振器的开口旋转角度对结构的影响

2.6 样品制备与透射性能测试

2.7 本章小结

第三章基于电磁感应透明二维超结构的圆二色性研究

3.1 引言

3.2 圆偏振二色性及结构参数优化

3.2.1 SAR结构参数的优化——开口环旋转角度Φ2 精调

3.2.2 SAR结构参数的优化——外半径r

3.2.3 结构参数的优化——周期P

3.3 亚波长圆偏振二色性机理的讨论

3.3.1 电磁仿真软件CST的简单介绍

3.3.2 器件对不同圆偏振光偏振态的影响

3.4 本章小结

第四章基于二氧化钒（VO2）相变的可调谐双层平面超结构

4.1 引言

4.2 二氧化钒相变原理简介

4.3 基于二氧化钒材料的超结构研究

4.3.1 超结构材料设计

4.3.2 数值仿真与分析

4.3.3 样品的制备

4.3.4 实验测试分析

4.4 本章小结

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

1 作者简历

2 攻读硕士学位期间发表的学术论文

学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐涛

导师: 鄢波,高凡

关键词: 超结构,类电磁诱导透明,圆偏振光,圆二色性,二氧化钒

来源: 浙江工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学,物理学

单位: 浙江工业大学

分类号: O436.3;O441

DOI: 10.27463/d.cnki.gzgyu.2019.000532

总页数: 64

文件大小: 5257K

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