平面型低损耗零折射超材料的设计与应用研究
零折射超材料作为一种等效折射率为零的超材料，具有相速度和波长都无限大的特点，因此整个波经过零折射超材料不会经历任何空间相位延迟。这一独特的功能导致其在操纵电磁波方面具有显著优势，因此在定向天线，紧凑型谐振器，开关，衰减器，弯曲波导，单向器，隐形斗篷和完美吸收器等器件中具有潜在的应用前景。 本文设计了一种基于单板的平面型低损耗零折射超材料，并根据其电等离子体频率与磁等离子体频率之间的关系，提出了一种控制低损耗近零折射的通用方法。该超材料主要由基板表面金属线和贯穿基板的金属线组成，可以在8-12GHz频率范围内实现零折射和负折射，并且可在10.72-11.4GHz频率范围内呈现低损耗零折射。基于单元结构对等离子体频率的影响，建立了电等离子体频率和磁等离子体频率模型，为设计宽带低损耗零折射超材料提供了理论依据。 基于零折射超材料在操控电磁波方面的独特性质，我们设计了一种高定向度太赫兹环行器和一种高性能电磁波开关。太赫兹环行器的回拨损耗（|S11|）大于10dB，插入损耗(|S21|)小于5dB，隔离度(|S31|)达到16dB以上，方向性高于14dB，实现了良好单向环行传输特性，这为发展太赫兹环行器的提供了新的途径。本文设计的电磁波开关，是通过控制在零折射超材料中的介质缺陷的介电常数实现开关特性，可在10.5-11.54GHz频范围内实现杰出性能的电磁波开关，相对传输率高达97.8％。
零折射超材料;平面构型;损耗控制;电磁波开关;太赫兹环行器
北京化工大学
硕士
物理学
侯志灵
2019
中文
TB341
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）