【摘要】：超材料是一種以人造基本單元作為“原子”組成的人工材料,擁有許多自然材料中不存在的奇特電磁性質(zhì)。在美國頂級學(xué)術(shù)期刊《Science》每年一度的“年度十大科學(xué)進(jìn)展”評選中,超材料及基于超材料的隱身技術(shù)分別于2003年和2006年入選。近年來,超材料作為物理學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,其研究重點(diǎn)已經(jīng)從最初的左手超材料,轉(zhuǎn)移到可激發(fā)可調(diào)節(jié)的雙曲型超材料。此外,近年來大受追捧的石墨烯材料不僅擁有優(yōu)異的光電性質(zhì),還擁有靈敏可調(diào)的性質(zhì)。本論文順應(yīng)超材料的發(fā)展趨勢,結(jié)合雙曲型超材料的電磁性質(zhì)和石墨烯的靈敏可調(diào)性質(zhì),設(shè)計(jì)了可調(diào)雙曲型超材料,擁有巨大的應(yīng)用前景。本論文采用理論分析與數(shù)值仿真相結(jié)合的方法,開展了以下三方面的工作:1.研究了石墨烯-介質(zhì)周期性堆疊結(jié)構(gòu)的超材料,從石墨烯的電導(dǎo)率公式出發(fā),采用等效媒質(zhì)近似法,發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)結(jié)合雙曲型超材料的電磁傳輸性質(zhì)和石墨烯的靈敏可調(diào)節(jié)特性,形成了可調(diào)節(jié)雙曲型超材料。介紹了用于分析兩種介質(zhì)分界面上電磁波傳輸性質(zhì)的等頻線分析法,并基于石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu),探討了石墨烯仿真方法的選擇。2.結(jié)合石墨烯-介質(zhì)周期性堆疊結(jié)構(gòu)的可調(diào)節(jié)性,和雙曲型超材料的全反射、負(fù)折射性質(zhì),分別令結(jié)構(gòu)中石墨烯平面平行或垂直于超材料-空氣的分界面,設(shè)計(jì)了正折射/全反射光開關(guān)、正/負(fù)折射光開關(guān),并討論了兩種光開關(guān)的寬帶性質(zhì)和全角性質(zhì)。這些結(jié)果在光學(xué)集成電路上有很大的應(yīng)用價值。3.基于雙曲線型等頻線的漸近線垂直于超材料-空氣分界面時,電磁波在分界面上將發(fā)生全角度零反射這一原理,借助石墨烯化學(xué)勢對石墨烯-介質(zhì)周期性堆疊結(jié)構(gòu)等效相對介電常數(shù)張量的控制,實(shí)現(xiàn)了可工作于不同頻率的全角度零反射光開關(guān),并討論了不同參數(shù)對光開關(guān)支持的工作頻率和入射角度的影響。這些結(jié)果可應(yīng)用于光學(xué)集成電路,可應(yīng)用于消除光學(xué)器件中不必要的反射。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34;O441
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文料的單元結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等，可使超材 為任意數(shù)值的正實(shí)數(shù)、負(fù)實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)科學(xué)家獲得了如同造物主般創(chuàng)造“新物質(zhì)，極少存在的單負(fù)材料，還是不存在的左

圖 1-1 媒質(zhì)空間劃分多不同尋常的電磁性質(zhì)，是在自然材料中質(zhì)，使得超材料成為物理學(xué)領(lǐng)域的研究熱一度的“年度十大科學(xué)進(jìn)展”評選中，左技術(shù)于 2006 年再次入選。

超材料一般是利用共振原理，使人造亞波長結(jié)構(gòu)的超材料同時實(shí)現(xiàn)負(fù)磁導(dǎo)率，其結(jié)構(gòu)通常相對復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)相對困難。雙曲型超材料在實(shí)現(xiàn)理性質(zhì)和功能的同時，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，還展現(xiàn)出良好的可激發(fā)性和成為近年來的研究熱點(diǎn)之一。這種雙曲型超材料之所以比左手材料更曲型超材料的唯一基本準(zhǔn)則只是自由電子的運(yùn)動被約束在一個或兩雙曲型超材料是最不同尋常的超材料類型之一，擁有雙曲線形狀的色材料是一種高度各向異性媒質(zhì)，其等效介電常數(shù)張量或等效磁導(dǎo)率張三個主軸元素符號不完全相同，0 0 0 00 0 , 0 00 0 0 0xx xxyy yyzz zz ， ， 三者的符號不完全相同，或 ， ， 三者的符號不完的等效介電常數(shù)張量（等效磁導(dǎo)率張量）是其雙曲線型色散曲線的由

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本文編號：2763353