太赫兹波双带非对称传输现象研究

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超材料因为具有天然材料所不具有的一系列独特的电磁特性,在最近的几十年里被各个行业广泛关注,并且还取得了很多相关的科研和实际应用成果。偏振是横电磁波所具有的一个固有特性,在以超材料为基础的偏振调控方面,破坏镜面对称性的手性超材料具有独特优势,最有应用前景。手性特性中的互易性的非对称传输现象,近来受到了研究人员的广泛关注,该特性也被认为是偏振转换二向色性,即沿相反方向传播的光交叉偏振转换率之间存在差异。该特性对于开发一些偏振敏感器件、光学通信和光学隐身等方面都有促进作用。太赫兹频段对于自然材料的电磁响应很虚弱,所以历史上定义为“THz gap”,太赫兹相关技术已经应用到了国家安全以及社会经济的很多方面。超材料能够灵活的调控太赫兹波,可以通过设计超材料来实现许多有实用价值的功能性太赫兹应用器件。本文的主要内容是研究太赫兹频段的双带非对称传输现象,研究了两种不同结构手性超材料在太赫兹频段的非对称传输现象,进行了相应的电磁仿真分析。其中一种多层手性超材料结构加工了相应的样品,进行了实验验证。主要的工作内容如下:  (1)基于电磁仿真,在太赫兹频段改进了一种S形高效偏振控制超材料,它对于线偏振光具有双带非对称传输作用。对S形结构超材料进行了电磁仿真分析,研究了透射系数、非对称传输系数以及偏振转换率。通过仿真谐振频率点的表面电流的分布,了解其非对称传输特性的基本原理。通过仿真谐振频率点的电场分布,证明该结构具有偏振转换的功能。对S形结构的几何参数进行研究,发现只是改变金属结构顶部到介质层顶部之间的距离,能够调控两个不同的非对称传输谐振峰的距离,能够达到调控非对称传输的作用。  (2)在太赫兹频段设计了一种双I形结构多层手性超材料,基于电磁仿真证明该结构对于线偏振光能够实现双带非对称传输作用。利用电磁仿真软件对双I形手性超材料进行了透彻的研究,包括:透射系数、非对称传输系数、偏振转换率、谐振峰处的表面电流分布、谐振峰处的电场分布、圆二色性、旋光性和结构参数优化。最后,通过对双I形结构的样品的测试,验证了仿真结果。
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