基于环偶响应的金属-介质双层超材料类电磁诱导透明谐振器的研究
超材料类电磁诱导透明（ElectromagneticallyInducedTransparency,EIT）自从2008年在超材料中实现以来就获得了大量的关注，在滤波器、传感和慢光效应等领域得到了广泛应用。论文主要研究介质超材料中拥有高品质因子（Qualityfactor）的环偶谐振以及基于环偶响应的类EIT实现，包括设计了一种金属-介质双层超材料，同时支持明模与明模，明模与暗模两种耦合方式在太赫兹波段实现了高Q值的类EIT效应，并系统地研究了金属谐振器结构、不同Q值的环偶谐振及耦合距离对EIT特性的影响。论文的主要研究工作如下： （1）设计了谐振单元由两个镜像对称的硅矩形环组成的介质超材料。电磁仿真计算了该超材料透射谱。通过多极子分解及近场电磁场分布确认了其环偶谐振特性。通过改变两个硅矩形环的间距，即调节谐振单元结构的不对称度，可以实现不同Q值的环偶谐振。特别的，对于对称的介质超材料，环偶谐振的Q值表现为无限大，此时是一个暗模谐振。 （2）设计了一个低Q金属银矩形环超材料电偶谐振器，研究了由其和介质硅矩形环谐振器组成的金属-介质双层类EIT超材料，通过两个失谐小、Q值对比度大的环偶谐振和电偶谐振的干涉相消，实现了类EIT响应。且通过调节金属银矩形环谐振器的结构参数（宽度），容易调控双层超材料中电偶和环偶的近场相互作用，从而达到调控EIT特性的目的。 （3）以双层超材料作为平台，本通过明模与明模耦合和明模与暗模耦合在金属-介质双层太赫兹超材料中实现并数值演示了具有高品质因子的电磁感应透明。硅二聚体矩形环谐振器支持明模的高Q值环形偶极谐振或具有无限Q值的暗模环形偶极谐振，而金属矩形环谐振器支持低Q值的电偶极谐振。结果表明，作为暗模的环偶谐振和明模的电偶谐振之间的近场耦合表现与这两种明模式之间的近场耦合一样，都取决于环偶的Q值。此外，由于明模电偶和暗模环偶之间的近场耦合大大增强，耦合距离显著扩大至波长的1.9倍（在介质中），实现了高透射峰值（gt;0.9）、高Q的鲁棒性EIT。本文提出的金属-介质双层超材料为高Q腔、传感和基于慢光的设备设计和应用提供了一个新的EIT平台。
全介质超材料;金属-介质双层超材料;环形偶极子;电磁诱导透明
中国计量大学
硕士
控制工程
洪治;杜勇;居耀祥
2021
中文
TN303
2022-06-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）