新型人工電磁材料Fano諧振的理論與實驗研究.pdf

1、在過去的十年里,新型人工電磁材料(metamaterials)因其獨特的物理特性得到了廣泛的關注,成為物理學和電磁學前沿研究領域之一。自1961年非對稱線型的Fano諧振被發(fā)現以來,它已經成為描述相互作用的量子體系最重要的性質之一。新型人工電磁材料中的Fano諧振在一定條件下可類比于量子系統(tǒng)的電磁誘導透明現象(electromagnetical ly-induced transparency,EIT)。利用新型人工電磁材料的非對稱耦合可

2、以激發(fā)Fano諧振,實現從微波到可見光波段的電磁誘導透明,避免了以往電磁誘導透明研究領域的諸多難題及復雜的實驗條件。新型人工電磁材料中Fano諧振具有陡峭的色散特性,令其在傳感、開關、非線性、慢光、有源器件等方面具有眾多的潛在應用。近年來,新型人工電磁材料中的Fano諧振受到了研究者的關注。本文主要的內容是針對新型人工電磁材料的Fano諧振和電磁誘導透明現象開展理論與實驗研究,具體工作如下:
　　(1)本文對新型人工電磁材料的發(fā)展

3、、奇特物理特性以及數值研究方法做了簡要介紹。
　　(2)研究了非對稱型諧振器的耦合機理,針對結構參量、材料參數以及入射波的極化方向對Fano諧振的影響進行了大量的數值仿真和全面的分析。結果表明:通過降低基底材料損耗和合理地設計新型人工電磁材料結構可以實現高品質因數的新型人工電磁材料選頻器件,并且發(fā)現利用入射波的偏振化方向可實現Fano諧振的有效調諧。
　　(3)設計了旋轉角分別為0°和180°的非對稱開口環(huán)型雙層新型人工電磁

4、材料,研究了兩個Fano諧振的耦合效應,利用磁響應的雜化現象解釋了雙層新型人工電磁材料的傳輸譜,理論仿真與實驗結果相吻合。研究發(fā)現:間隔層厚度決定雙Fano諧振之間的耦合強度,進而影響非對稱開口環(huán)型雙層新型人工電磁材料的電磁響應;在一定的條件下旋轉角θ=0°的雙層結構的透射譜中可保留單層結構結構中的Fano諧振,而兩種雙層結構的透射譜都可出現邊緣陡峭的通帶。
　　(4)理論與實驗驗證了對稱開口環(huán)陣列和“U”型陣列兩種對稱新型人工電