發(fā)布時(shí)間：2020-03-07 08:51

【摘要】：電磁波調(diào)控器件的設(shè)計(jì)這一課題在電磁學(xué)領(lǐng)域中引起了研究者們的極大興趣。先前傳統(tǒng)的電磁波控制器件(比如棱鏡和光柵)具有體積龐大、損耗高等缺點(diǎn),通過(guò)電磁波傳播過(guò)程中形成的累積相位差來(lái)調(diào)控電磁波的傳播狀態(tài),難以實(shí)現(xiàn)小型化和平面化設(shè)計(jì)。鑒于此,加載相變材料的超表面單元結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。相變材料具有相變特征,能夠?qū)崿F(xiàn)金屬相—絕緣相互相轉(zhuǎn)換。只要合理布局超表面上的相位突變單元,便能夠?qū)崿F(xiàn)在電磁波傳播過(guò)程中引入相位突變,實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波極化轉(zhuǎn)換方式的多重調(diào)控。該結(jié)構(gòu)可以突破體積的限制,有效地提高器件的實(shí)用性和集成化。然而,透射型人工電磁表面仍然面臨著交叉極化轉(zhuǎn)換率低的問(wèn)題,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工程需要。本文中將結(jié)合相變材料的相變特性和超材料理論設(shè)計(jì)出一種周期結(jié)構(gòu)的超表面來(lái)控制電磁波的極化轉(zhuǎn)換,有效實(shí)現(xiàn)人為地控制電磁波的極化方式,為基于相位非連續(xù)人工電磁表面的工程實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。首先,本文對(duì)高效透射型人工電磁表面單元的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究,探討了設(shè)計(jì)高交叉極化轉(zhuǎn)換率單元結(jié)構(gòu)的方法,為了提高交叉極化的轉(zhuǎn)換率在相位突變單元諧振模式中引入磁諧振,設(shè)計(jì)出了一種新型的加載相變材料VO2的電磁波人工調(diào)控超表面。其次,基于上述高交叉極化轉(zhuǎn)換率超表面單元,設(shè)計(jì)出加載相變材料的波片轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu),并基于此單元結(jié)構(gòu)分別設(shè)計(jì)出1/4波片超表面透鏡和1/2波片超表面透鏡。最后,利用微帶天線對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明利用相變材料的相變特性可以實(shí)現(xiàn)超表面透鏡對(duì)電磁波極化轉(zhuǎn)換方式的多重調(diào)控,同時(shí)還能提高加載相變材料的超表面的交叉極化轉(zhuǎn)化率,且兼顧設(shè)計(jì)的小型化特征。本文為基于此設(shè)計(jì)的電磁波調(diào)控器件的進(jìn)一步發(fā)展提供了重要的理論依據(jù)。
【圖文】：

經(jīng)被陸續(xù)報(bào)道了。二氧化釩（Vanadium dioxi相，在高溫狀態(tài)下呈金屬相，當(dāng)給定一定的溫變現(xiàn)象，它的金屬相和非金屬相之間能夠相互屬相變（SMT）。二氧化釩可以通過(guò)多種激勵(lì)產(chǎn)生相變[2]、對(duì)材料實(shí)施光照產(chǎn)生相變[3]、外述突出的電學(xué)、光學(xué)特性，二氧化釩在眾多相Phase Change Material，PCM）是指材料的物并可以提供潛熱的材料。VO2是一種新穎的相用科學(xué)和工程界的興趣，因?yàn)樗鼈冊(cè)谠O(shè)備的設(shè)勢(shì)。在室溫下，VO2表現(xiàn)為絕緣體相。隨著溫O2表現(xiàn)為金屬相，該過(guò)程中VO2由單斜晶體結(jié)起了結(jié)構(gòu)相變（SPT）。VO2發(fā)生相變會(huì)導(dǎo)致其率、電導(dǎo)率、相對(duì)介電常數(shù)、光透射率、吸收在 0.76 um~1mm范圍內(nèi)，即紅外波段，上述

工學(xué)碩士學(xué)位論文屬相時(shí)，它原有的高透射率會(huì)突變?yōu)楦哌@些特征相變材料VO2可廣泛應(yīng)用于光紅外探測(cè)器、智能控溫材料等領(lǐng)域[5]。磁特性變化很大，而且這種相變發(fā)生的阻率可達(dá)到原來(lái)的 2~3倍，有時(shí)甚至高間極短的特性可以用于光電開關(guān)[7]和超域�；赩O2的相變特性和其在光學(xué)領(lǐng)2在微波波段的具體應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB34;O441

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2585345