【摘要】：電磁誘導(dǎo)透明(electromagnetically induced transparency,EIT)是原子系統(tǒng)中的相干過程,使得原本不透明的介質(zhì)在吸收區(qū)域中誘導(dǎo)出尖銳的透射窗口,同時(shí)伴隨著強(qiáng)慢光特性和選頻特性。這些特性使得EIT在慢光、光信號處理、光存儲、傳感器、量子開關(guān)和四波混頻等領(lǐng)域存在廣泛的應(yīng)用。然而,EIT的產(chǎn)生需要低溫和高強(qiáng)度激光等苛刻的條件,極大地限制了EIT的應(yīng)用。2008年,X.Zhang課題組在太赫茲波段用超材料實(shí)現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明。從此之后,用電磁超材料實(shí)現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明獲得了廣泛的關(guān)注。為了區(qū)分傳統(tǒng)的EIT,基于電磁超材料的類電磁誘導(dǎo)透明簡寫EIT-like(analogy of electromagnetically induced transparency)。與傳統(tǒng)的EIT比較,EIT-like在室溫就可以獲得,不需要苛刻的實(shí)驗(yàn)條件。通過調(diào)節(jié)單元諧振結(jié)構(gòu)的尺寸和耦合距離,就可以獲得滿足需要的EIT-like透射窗口。另外,用電磁超材料來模擬原子系統(tǒng)的EIT,為研究EIT提供了一種新的途徑。本文主要對已存在耦合方式的基礎(chǔ)上提出了兩種新的耦合方式,獲得大的群折射率和大帶寬延時(shí)積。另外,利用環(huán)形諧振的高Q值(Q factor)來實(shí)現(xiàn)低損EIT-like和利用非中心對稱結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)特定極化角度極化不敏感EIT-like。最后,研究4個(gè)開口環(huán)諧振器(SRR)的空間位置分布對Q值的影響,提出了一種裁剪EIT-like傳輸窗口Q值的方法。本論文的創(chuàng)新性工作及成果主要包括以下幾個(gè)方面:1、提出了一種新的耦合方式來實(shí)現(xiàn)EIT-like,這種新的耦合方式是同時(shí)激勵(lì)電諧振和磁諧振耦合方式。當(dāng)橫切線和SRR(split ring resonator)面對面放置,入射電場方向沿著橫切線的徑向和入射磁場方向垂直于SRR時(shí),電諧振和磁諧振被同時(shí)激勵(lì)起。橫切線和SRR之間的破壞性干涉導(dǎo)致EIT-like傳輸窗口的產(chǎn)生,并并伴有大的群折射率,同時(shí)具有強(qiáng)的慢光效果。這種同時(shí)激勵(lì)電諧振和磁諧振的耦合方式不同于已存在的電諧振近場耦合磁諧振等耦合方式。與電諧振近場耦合磁諧振的耦合方式比較,同時(shí)電諧振和磁諧振的耦合方式具有大的耦合距離和大的群折射率。2、提出了另一種新的耦合方式來實(shí)現(xiàn)EIT-like,這種新的耦合方式是磁諧振近場耦合為電諧振。6個(gè)SRR組合在一起形成一個(gè)低Q值的磁諧器,6個(gè)SRR和橫切線放在一個(gè)平面上。當(dāng)磁場方向垂直于SRR,電場方向垂直于橫切線的徑向時(shí),6個(gè)SRR的磁諧振被激勵(lì)的同時(shí)橫切線的電諧振不能被激勵(lì),通過近場耦合距離,橫切線的電諧振也被激勵(lì)起,兩者之間的破壞性干涉導(dǎo)致EIT-like傳輸窗口的產(chǎn)生,并伴隨著大的帶寬延時(shí)積,在通信系統(tǒng)中有潛在應(yīng)用。3、獲得了低損耗類電磁誘導(dǎo)透明。環(huán)形諧振器能夠把能量局限在介質(zhì)板中,使得諧振器具有較高的Q值。用電磁超材料實(shí)現(xiàn)了平面環(huán)形諧振器,并把環(huán)形諧振器應(yīng)用到EIT-like設(shè)計(jì)中去,實(shí)現(xiàn)了低損EIT-like。環(huán)形諧振器作為暗模諧振器,破壞性干涉過程發(fā)生時(shí),能量聚集在環(huán)形諧振器上,使得能量輻射不出去,獲得了低損的特性。4、實(shí)現(xiàn)了對類電磁誘導(dǎo)透明極化特性的調(diào)控。用非中心對稱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了裁剪EIT-like傳輸窗口的極化特性,即在特定的極化角度使得EIT-like傳輸窗口具有極化不敏感性。方環(huán)諧振器在特定的極化角度具有極化不敏感特性,兩個(gè)橫切線互相垂直放置時(shí)也具有特定極化角度極化不敏感特性,當(dāng)兩者通過近場耦合距離的相互耦合時(shí)導(dǎo)致了在特定的極化角度具有極化不敏感性。5、獲得了一種通用調(diào)節(jié)類電磁誘導(dǎo)透明Q值的方法。研究了4個(gè)SRR不同空間分布對其諧振Q值的影響,開口中心對稱的4個(gè)SRR能夠獲得大的Q值,在EIT-like系統(tǒng)中暗模的Q值影響EIT-like傳輸窗口的Q值。當(dāng)4個(gè)開口中心對稱的SRR選為暗模諧振器,能夠獲得大Q值的類電磁誘導(dǎo)透明傳輸窗口。
【圖文】：

圖 1.1 類電磁誘導(dǎo)透明結(jié)構(gòu)和傳輸曲線[44]。暗模諧振器不能耦合入射電磁波的能量，只能由明模諧暗模諧振器諧振。明模諧振器相對于暗模諧振器具有低的構(gòu)上，該結(jié)構(gòu)存在兩條通道，一條是入射電磁波耦合到明合到暗模諧振器上再耦合到明模諧振器上，這兩條通道類道，當(dāng)這兩條通道破壞性干涉時(shí)導(dǎo)致類電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象透明的結(jié)構(gòu)和傳輸曲線，當(dāng)入射電場方向沿著橫切線的徑諧振，不能激勵(lì)起水平放置的一對橫切線構(gòu)成的磁諧振。能量耦合到一對橫切線上，，能夠引起一對橫切線構(gòu)成的磁勵(lì)起的磁諧振相互干涉，導(dǎo)致了圖 1.1 的類電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)傳輸峰，同時(shí)在傳輸峰的兩端伴隨著傳輸谷。圖 1.1 采明的傳輸峰，從圖 1.1 的類電磁誘導(dǎo)透明傳輸曲線可以看輸峰值也隨之增加。利用電磁超材料的諧振單元結(jié)構(gòu)之間互干涉過程，不需要低溫和高強(qiáng)度激光等苛刻的實(shí)驗(yàn)條件

南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文果。因此，基于電磁超材料的類電磁誘導(dǎo)透誘導(dǎo)透明單元結(jié)構(gòu)尺寸的改變，研究人員分現(xiàn)了類電磁誘導(dǎo)透明。在微波頻率內(nèi)，C. M個(gè)鏡像 SRR 作為暗模諧振器獲得了類電磁誘構(gòu)、仿真和實(shí)驗(yàn)測量獲得的傳輸曲線和反射勵(lì)起橫切線的電諧振，由于兩個(gè)鏡像 SRR 是。通過近場耦合距離 d，入射電場激勵(lì)起的，能夠激勵(lì)起兩個(gè)鏡像 SRR 的磁諧振。入相互作用，導(dǎo)致了圖 1.2 的類電磁誘導(dǎo)透明傳反射曲線，從圖可以看出，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)以看出，該結(jié)構(gòu)能夠獲得大的傳輸峰值，大 SRR 的磁偶極子散射，從而獲得了低損耗的
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34;O441

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許衛(wèi)鍇;盧少微;馬克明;熊需海;;超材料在隱身領(lǐng)域的研究及應(yīng)用進(jìn)展[J];功能材料;2014年04期

2 ;光學(xué)左手超材料捕獲彩虹取得突破[J];光機(jī)電信息;2009年11期

3 聞孺銘;李凌云;韓克武;孫曉瑋;;微波超材料隱形結(jié)構(gòu)及其新型快速實(shí)驗(yàn)方案[J];物理學(xué)報(bào);2010年07期

4 樹華;;可以用光進(jìn)行控制的超材料[J];物理;2012年12期

5 丁敏;薛暉;吳博;孫兵兵;劉政;黃志祥;吳先良;;基于電磁超材料的兩種等效參數(shù)提取算法的比較分析[J];物理學(xué)報(bào);2013年04期

6 弓巧俠;劉曉e

本文編號：2577346