论文部分内容阅读
在过去的十多年里,超材料(metamaterials)得到众多领域科研工作者的关注,其显示出许多新奇的物理现象,这些现象是常规媒质中不存在或者难以获得的。在近几年,超材料中电磁诱导透明现象(electromagnetically-induced transparency,EIT)的研究也备受关注,利用其亚波长二维平面结构的干涉效应实现窄的、低损耗的、大的群折射率的谐振,使其在慢光、传感、非线性及光开关等领域得到重要的应用。利用超材料可以实现从微波到可见光波段的电磁诱导透明现象,克服了量子系统内实现它存在的诸多难题和复杂的实验条件。本文主要针对光波段超材料的电磁诱导透明现象进行理论研究,借助数值仿真软件 CST进行模拟仿真,设计几种不同的超材料结构,系统地研究这些结构的设计方法、电磁特性和耦合机理,对推动该特性向实际应用方面发展具有一定的意义。主要工作如下: (1)基于亮暗模耦合机理设计一种平面超材料结构,采用电磁仿真方法分析该结构的特性,该结构可以实现低损耗、高透过率的EIT现象,利用谐振处的电流密度和电磁场分布进一步研究了亮暗模的耦合机理。 (2)基于束缚模谐振设计一种平面超材料结构,由于两个亮模之间的耦合,可以实现 EIT的模拟,通过谐振处的电流密度和电磁场分布进一步研究束缚模谐振的耦合机理。改变结构的非对称度,可以对结构的谐振特性与谐振频率进行调控,实现可调谐的光波段超材料的EIT现象。 (3)设计一种由两个耦合谐振器组成的平面超材料,由于亮模与暗模之间的干涉相消将会导致一个高Q值的EIT透射峰出现,亮模与暗模之间的近场耦合也能发生干涉相长导致吸收增加。研究结构参数对透射谱和吸收谱特性的影响,可以实现从EIT到EIA的转换。 (4)设计一种双层超材料结构,由于上下两层谐振器之间的耦合导致谐振杂化现象,将会得到多重透射峰现象。研究超材料结构参数对透射特性的影响,改变结构的几何参数和基底的介电常数,能够实现对超材料谐振特性的调谐。