超材料吸收器的设计及研究
超材料是一种亚波长周期性结构的人工合成的材料,具有自然界难以获得的奇异电磁特性,并且形成了一种新的操纵光的方式,可对光的幅度,相位,偏振或极化特性进行有效调节.近十年,由于超材料具有奇异的光学特性,它吸引了越来越多研究者的关注,成为了物理学,电磁学,材料学等学科研究的热点,在许多方面取得了突出的成果,例如,负折射率、隐身衣和超棱镜等.同时,大量具有新奇特性的超材料器件已经被提出,研究和实现,并且对超材料的研究覆盖了微波到可见光的整个电磁波谱.最近,超材料吸收器引起了越来越多人的关注,是由于它们结构紧凑,可实现完美吸收,且谐振频率简单易调.通过对超材料结构巧妙设计,表面等离子激元可以被有效激发,所以在亚波长结构中光可以被完美吸收.本论文主要围绕超材料吸收器设计及研究,主要工作总结如下:(1)提出设计了一种独立可调相干完美的多带石墨烯超材料吸收器,该结构每个单元有四个不同的石墨烯圆片,圆片上下是ZnS材料,两束相干光射入该器件时,可以用其中一束光控制另一束光的吸收,反射和传输.石墨烯超材料吸收器有四个完美吸收峰,波长分别在6.73um,7.032um,7.28um和7.6833um,吸收率分别为99.2%,99.9%,99.8%和97.6%.石墨烯的电导率可以由其费米能级进行调节,其费米能级又由其两端的偏置电压控制,因此我们可以通过调节其两端的偏置电压对其电导率进行调节,进而可以控制该吸收器的谐振频率.(2)提出设计了一种多层各向异性宽带宽角度超材料吸收器.超材料吸收器结构的每个单元是由金属-电介质1-电介质2-金属构成的,该吸收器的设计原理是通过调节双电介质层的填充因数,实现对超材料吸收器的电介质层的综合的介电常数的控制,从而实现对超材料吸收器的谐振频率调节.计算结果表明四层各向异性结构在太赫兹频段范围存在四个完美吸收峰,该吸收器的带宽为300GHz,并且平均吸收率为98.6%,同时该结构对入射光的角度不敏感,当入射角度小于70°时,吸收率还在90%以上.
- 作者：
- 凡俊兴
- 学位授予单位：
- 深圳大学
- 专业名称：
- 无线电物理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 欧阳征标
- 中图分类号：
- TB34
- 关键词：
- 超材料；太赫兹；吸收器；石墨烯；中红外
- Metamaterial; Terahertz; Absorption; Graphene; Mid-infrared;