發(fā)布時間：2021-09-19 07:12

　　設(shè)計了一種基于全介質(zhì)超材料的電磁感應(yīng)透明開關(guān),該器件是由載有變?nèi)荻䴓O管的方形金屬雙開口環(huán)諧振器和長方體形全介質(zhì)諧振器構(gòu)成。方形金屬雙開口環(huán)諧振器產(chǎn)生偶極子諧振,全介質(zhì)塊產(chǎn)生米氏諧振,這兩種諧振之間的近場耦合作用導(dǎo)致了低損耗的電磁感應(yīng)透明效應(yīng)。進(jìn)一步地,變?nèi)荻䴓O管的非線性響應(yīng)使得該器件具有非線性電磁感應(yīng)透明效應(yīng)特征,模擬實現(xiàn)了電磁開關(guān)功能。本文利用數(shù)值仿真和實驗測試證明了全介質(zhì)電磁開關(guān)的有效性。結(jié)果表明:該器件結(jié)構(gòu)能夠模擬實現(xiàn)電磁感應(yīng)透明效應(yīng),并且,當(dāng)施加在變?nèi)荻䴓O管兩側(cè)的電壓從1 V變化到6 V時,在1.59 GHz處實現(xiàn)了約8 dB的傳輸對比度,模擬實現(xiàn)了電磁開關(guān)功能。提出的全介質(zhì)/金屬結(jié)構(gòu)在微波電路、非線性光學(xué)和電磁開關(guān)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。 

【文章來源】：電子元件與材料. 2020,39(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

電磁開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

首先,本文展示了單個方形雙開口環(huán)諧振器和單個全介質(zhì)塊,并仿真了兩者的傳輸譜以及相應(yīng)諧振點處的電流、電場分布,如圖2和圖3所示。從圖3(a)和(b)可以看出,在入射波的激勵下,與微帶線直接相連的方形雙開口環(huán)諧振器在2.1 GHz處產(chǎn)生了一個明顯的寬帶諧振,而單獨的全介質(zhì)塊在5.05 GHz處產(chǎn)生了一個明顯的窄帶諧振。從圖3(c)和(d)則可以看出,在2.1 GHz處,方形雙開口環(huán)諧振器中存在沿逆時針流動的環(huán)形電流分布,并且由于電容耦合效應(yīng),導(dǎo)致靠近電容一側(cè)的電流較強(qiáng),遠(yuǎn)離電容一側(cè)的電流較弱。同時全介質(zhì)塊雖然并沒有與微帶線直接相連,但由于微帶線耦合場的作用,在全介質(zhì)塊中也出現(xiàn)了明顯的呈順時針旋轉(zhuǎn)的環(huán)形電場。圖3 (a)雙開口環(huán)諧振器的傳輸譜;(b)全介質(zhì)的傳輸譜;(c)2.1 GHz處雙開口環(huán)諧振器的表面電流分布;

圖2 (a)雙開口環(huán)諧振器結(jié)構(gòu);(b)全介質(zhì)結(jié)構(gòu)為了模擬實現(xiàn)電磁感應(yīng)透明效應(yīng),本文將方形雙開口環(huán)諧振器和全介質(zhì)塊兩個結(jié)構(gòu)組合起來,形成如圖1所示的全介質(zhì)-金屬復(fù)合超材料。為了探究電磁開關(guān)功能的有效性,研究了方形環(huán)中的變?nèi)荻䴓O管電容值變化時,復(fù)合超材料的傳輸譜,如圖4所示。一方面,從圖中可以發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)模擬實現(xiàn)了電磁感應(yīng)透明效應(yīng),中心頻率為3.0 GHz,帶寬約為2 GHz,最大傳輸系數(shù)超過0.9,具有明顯的低損耗特性,與原子系統(tǒng)中經(jīng)典的EIT效應(yīng)相似[17]。另一方面,從圖中也可以看出隨著電容值的增加(從2.4 pF增加到5.4 pF),超材料中透明窗的第一個傳輸谷產(chǎn)生了明顯的偏移。因此,通過調(diào)諧變?nèi)荻䴓O管偏置電壓的方式能夠控制透明窗的頻移,模擬實現(xiàn)電磁開關(guān)功能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3401265