复合石墨烯/硅半球的宽带太赫兹超材料吸收器

提出了一种性能可调的宽带、极化与入射角不敏感的超材料太赫兹吸收器,该吸收器自上而下分为四层结构,分别是:硅半椭球/半球体复合结构、连续石墨烯层、PDMS介质层和金属背板。通过在TE波垂直入射条件下仿真,在已知结果基础上,对不同石墨烯化学势和不同结构条件下的电场结果分析表明,在硅半椭球/半球体亚波长复合结构所形成的连续、多模法布里-珀罗共振,以及由石墨烯所激发的多个离散的等离子体共振的协同作用下,其吸收光谱得到平滑和扩展,使该结构可实现吸收率宽范围可调,以及接近100%吸收率的宽频带吸收特性。特别的,当石墨烯化学势分别为0.2与0.9 eV时,其分别可获得约5.7 THz与7 THz的宽带太赫兹波吸收（吸收率超过90％）,且其最大吸收率接近完美吸收（约99.8％）。此外,该结构还具有360°极化不敏感和高于60°的入射角不敏感等优异特性,在以上角度范围内,吸收器吸收率仍可保持到90%以上。在太赫兹波探测、光谱成像以及隐身技术等方面具有潜在的应用前景。     

类电磁诱导透明效应的入射不敏感频率选择表面研究

基于微波频段内的类电磁诱导透明效应(Mimic Electromagnetic Induced Transparency,MEIT),设计了一种对入射电磁波不敏感的频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)。对频率选择表面在不同入射角度(0°~80°)以及不同极化方式(TE、TM)下的透射、反射特性进行数值仿真;同时通过仿真频率选择表面的表面电流分布以及能流分布,分析了频率选择表面中类电磁诱导透明效应产生的物理机制。结果表明,类电磁诱导透明效应的非相干特性,使得设计的频率选择表面在所需频段内表现出极强的入射稳定性,对入射电磁波的入射角度以及极化方式均不敏感,在雷达天线罩领域具有潜在的应用价值。     

基于集总电阻的S波段小型化超材料吸波器

提出了一种基于集总电阻的S波段小型化超材料吸波器(Metamaterial Absorber,简称MMA)结构, 并进行了理论分析和仿真验证。设计的MMA 基本单元结构由加载了集总元件的电谐振器、中间隔离层和金属背板组成。利用S 参数反演算法求出等效阻抗,结果表明集总电阻的加入使该MMA 在较宽频带范围内有较好的阻抗匹配特性。根据等效电路理论,分析了MMA谐振吸收频率与其单元结构几何参数之间的关系。通过MMA 单元结构表面电流和能流分布分析了其吸波机制。不同模式下的极化角和斜入射角吸收率表明:该MMA具有极化不敏感和宽入射角特性。进一步研究MMA 结构-参数对其吸波性能的影响,通过单元结构几何参数和集总参数的调节获得最优的MMA模型。最终,通过MMA基本单元结构的进一步优化设计,使其在1.9～6.0GHz 范围内吸收率达到90%以上,对应的相对带宽达到101.9%。该设计有望在电磁能量捕获及隐身领域拥有潜在应用价值。     

金属/介质多层薄膜结构光极化调控特性

基于等效介质理论, 描述了金属/介质多层薄膜周期结构的各向异性, 提出了分析这种结构光传输特性的理论方法, 研究了不同取向薄膜结构的光学性能。通过理论分析和基于有限元方法的全波电磁仿真后发现, 在不考虑损耗的情况下, 通过调整金属/介质多层薄膜周期结构中的材料参数、薄膜结构取向, 能使得垂直入射的TE波和TM波的透射效果有很大差异, 说明该结构具有光极化调控特性。根据这一光极化调控特性, 设计了由碳化硅和二氧化硅薄膜的组合结构, 成功构造了10.6 μm红外波段的光极化分离器。金属/介质多层薄膜结构光极化调控特性对于光学器件中极化分离和极化变换的实现提供了一条新的途径。     

入射角对"猫眼"目标特性的影响

激光雷达截面(LRCS)能够综合表征目标激光散射特性,在激光主动探测系统论证设计、探测性能估算中有广泛的应用.从LRCS定义出发,建立了正入射与斜入射条件下离焦"猫眼"目标的LRCS模型,得到了正入射与斜入射条件下离焦"猫眼"目标的探测距离计算公式,讨论了目标LRCS及主动探测距离随入射角和离焦量变化的规律,对入射角和...     

金属腔量子阱红外探测器共振波长的角度依赖性

测量了金属腔量子阱红外探测器在斜入射条件下的光电流谱,斜入射条件分为入射面垂直于器件长轴和平行于器件长轴两种情形。从实验和理论上研究了金属腔共振模对入射角度的依赖性。实验结果表明:入射面垂直于器件长轴时,腔模共振波长不随入射角度变化;入射面平行于器件长轴时,腔模共振波长随入射角度变大而向短波移动。测试结果和推导出的共振波长与入射角度的关系式所计算的结果符合的很好。同时也对比、分析了Fabry-Pérot滤光器和等离激元滤光器的透射峰值波长与入射角度的关系,结果表明金属腔量子阱红外探测器具有相对较好的角度稳健性,并且利用三维金属腔的限制作用有望开发出响应波长对入射角度完全不敏感的量子阱红外探测器。     

基于金属铑和二氧化硅材料的紫外线超宽带吸收器

设计了一种基于金属铑（Rh）和二氧化硅（SiO2）材料的紫外线吸收器,其单元结构由Rh衬底、SiO2电介质层和Rh图案层构成。采用有限元方法（FEM）分析了该吸收器的吸收特性与入射波波长、入射角、方位角和几何结构参数的依赖关系。结果表明,该紫外线吸收器通过表面等离子体共振效应达到吸收目的。通过调整单元结构的几何参数,可以调整该吸收器的吸收特性。由于结构的旋转对称性,该吸收器具有偏振不敏感性。在所有结构参数均采用最优值的情况下,当入射角为0°～45°、波长为200～400 nm时,均能获得90%以上的高吸收率。吸收率为95%的波段为250～300 nm及325～400 nm。所设计的紫外线超宽带吸收器具有优良的吸收性能。采用的Rh金属为紫外波段内吸收材料的选择提供了新的选项。研究结果为紫外线吸收器的设计、制作和应用提供了参考。     

光驱动宽频带可调谐太赫兹吸波器设计

设计了一种基于光敏材料硅(Si)的宽频带极化不敏感的光驱动可调谐太赫兹超材料吸波器(metamaterial ab-sorber,简称MMA).该可调谐太赫兹MMA基本单元结构由嵌入光敏硅的紧凑开缝环谐振器结构、中间介质隔离层与金属底板构成.硅的电导率随着入射光的强度而发生改变,从而使太赫兹MMA工作频率和吸波性能得到有效的调节.数值计算结果表明:当硅电导率在1. 0×10~3S/m到5. 0×10~5S/m范围内动态调节时,该MMA吸波特性在0. 442 THz到0. 852 THz范围内动态调节.另外,其相对调节带宽达到63. 37%,吸收率调制深度达到60. 22%.进一步的数值计算结果表明我们所设计的MMA具备极化不敏感和宽入射角的特性.     

一种基于超材料的极化无关超宽带吸波器

提出了一种新的基于氮化钽金属膜和多孔泡沫介质的具有超宽带吸收特性的超材料吸波器.吸收率大于80％的频段为15.5～47.2 GHz(在18.3 GHz,达到最大吸收率99.89％),相对带宽约为101％,完全覆盖了K波段、Ka波段,部分覆盖了U波段.对于斜入射的横电波、横磁波具有较宽角度的吸波性能.由于吸波单元的金属图案设计为5个同心圆环结构,具有全向旋转对称性,因而是极化无关的.该吸波器结构简单.容易制作,在电磁隐身、电磁兼容等领域具有重要应用价值.     

基于ITO柔性透明偏振不敏感超宽带超材料吸波器

设计了一种基于电阻膜氧化铟锡(ITO)的柔性透明偏振不敏感超宽带吸波器,并对其进行了分析和制备。利用ITO电阻膜图样产生欧姆损耗实现高吸收。仿真结果表明设计的超材料吸波器在2.7～12.1 GHz范围内可实现高于90%吸收率,相对带宽为127%,覆盖了S、C、X波段。由于结构的对称性,该吸波器对偏振角不敏感,且在45°宽入射角范围内具有高吸收率。通过阻抗匹配、等效电路理论、电场以及电流分布、结构参数分析了吸收机理。实验测量结果与仿真结果一致。该超材料吸波器具有超宽带吸收、极化不敏感和灵活性好等优点,可广泛应用于电磁屏蔽、雷达隐身技术等领域。     

一种基于超材料的六频带吸波体设计

本文设计了一种基于电磁超材料的具有多个频带吸波特性的吸波体。该吸波体的主体是由三层结构组成,上层为6个金属方框相套组成,中层为超材料有耗介质,下层的金属铜板作为金属背板。这种结构可以实现在6个频点处的窄带吸波,其中在2. 5GHz处只能达到64%的吸波率,而在其他五个频点都能达到90%以上的吸波率。此外由于该结构具有旋转对称性,因而具有极化不敏感特性,又经由仿真得到该结构具有宽入射角特性,结果表明该超材料吸波体在雷达隐身领域具有潜在应用价值。     

三维介质频率选择表面结构的多模网络分析

该文采用多模网络与严格模匹配相结合的方法分析了介质周期结构在电磁波斜入射情况下的散射特性。定量地分析了这种三维频率选择表面结构的频率选择特性随入射波的频率、入射角度、周期层和均匀层的厚度与介电常数等结构参数的变化关系,从而为三维介质频率选择表面的设计和应用提供了依据。     

利用小型化频率选择表面实现宽带电磁透明

为了实现微波宽带高透明性材料,采用了小型化频率选择表面的方法,设计了一种由一层容性贴片和一层S形感性网栅构成的电磁透明材料,结果表明,这种电磁透明材料-1 dB相对带宽可达99.4%,实验结果与仿真结果吻合。同时,斜入射实验结果显示,该结构在横电波和横磁波偏振入射波40°角入射条件下仍具有较好的角度稳定性。     

一种基于多层电阻膜的超宽带超材料吸波体

本文提出了一种基于多层电阻膜的超带宽超材料吸波体的设计模型.该吸波体的结构单元由一种环形电阻膜片在含导体底面的平面分层介质基板上多层叠加而成,各层电阻膜片的外形相同,但表面阻值不同.一件四层吸波体的仿真分析结果表明:该吸波体对6.8GHz~59.6GHz频段之间的垂直入射波吸波率均大于90%;同时对入射角为45度的TE和TM斜入射波仍能保持超宽带吸波,具有极化不敏感和宽入射角特性.另外,对不同层次吸波体的分析表明:随着电阻膜片层次的增加,其吸波效果更好,吸波频带变宽,带内吸波效果更稳定.     

双层方环可电控FSS吸波屏设计和实验研究

提出了基于双层方环FSS结构的可电控吸波屏,通过加载PIN二极管在X波段实现了对FSS吸波屏吸波性能的电流控制.加工制作了可电控吸波屏的实验样品板并进行了实验测试,分别测量了垂直入射与斜入射情况下、电场极化同PIN管极性所趋方向相同时吸波屏的反射率频响曲线,曲线中保证有效吸收的频带区域的动态迁移范围覆盖了整个X波段.实验结果表明:该吸波屏能够有效吸收入射电磁波,其吸波性能经电流的控制可满足不同的带宽要求,且带宽的可电控特性在垂直入射与斜入射时均达到了预期的目标,体现了双层方环型FSS吸波屏对多角度入射波的适应性.     

斜入射下液晶空间光调制器纯相位调制特性研究

利用Zygo干涉仪对斜入射下液晶空间光调制器的纯相位调制特性进行了测量。建立了斜入射下液晶空间光调制器的纯相位调制数学模型,研究了斜入射角度对相位调制特性的影响,搭建了基于Zygo干涉仪的测量系统,对不同入射角度下的相位调制特性进行了测量。测量结果表明:不同入射角度下相位调制量近似线性递增,入射角度越大,相位调制量递增的斜率越小;相同灰度值下,随着入射角度的增加,相位调制量逐渐减小;入射角度小于5°时相位调制曲线几乎重合,相同灰度值下相位调制量最大相位差为0.032λ。     

太赫兹宽频带准全向平板超材料吸波体的设计

在太赫兹波段设计了一种宽频带准全向的平板超材料吸波体.仿真结果表明,该吸波体在4.36～4.91THz之间具有极化不敏感和宽入射角的强吸收.提取的等效阻抗实部表明,可以通过调节超材料的电磁响应造成吸波体一侧与自由空间近似阻抗匹配、另一侧与自由空间阻抗不匹配,从而在吸收频带内同时实现反射率和传输率最小、吸收率最大.仿真的...     

基于Au/VO2纳米结构的可调控红外吸收器设计

设计了一种Au/VO_2周期性方形孔洞阵列结构的红外吸收器,利用时域有限差分法研究了吸收器的结构参数对吸收光谱的影响,优选出VO_2和Au膜层厚度分别为140 nm和80 nm,孔洞边长和阵列周期分别为1.1μm和1.2μm时,吸收可调控特性最为明显,在2.3μm处其高低温的吸收率差值可达80.3%.理论模拟计算了光以不同偏振、入射角入射时的吸收,结果表明,正入射时吸收器是偏振无关的;斜入射时吸收器具有广角吸收的特点,与TM偏振相比TE偏振下吸收器具有更强的角度依赖性.低温时吸收器中的电磁场呈高度局域化分布,表现为强的吸收;而高温时吸收器中的电磁场分布在吸收器表面,吸收被抑制.所设计的吸收器吸收效率高,吸收强度可以调控,可应用于新型可调控智能光电器件.     

场对双绞线的电磁耦合研究

给出了计算任意极化平面波照射下双绞线终端感应电流的通用表达式，分析考虑了不同终端和各种入射角时双绞线终端的感应电流，并且和普通平行传输线的结果进行了比较。数值结果表明：平面波斜入射时双绞线的抗耦合干扰能力较之垂直入射时显著降低。     

一种坐标轴型箔条的设计及散射特性研究

针对传统箔条干扰性能受指向、极化、雷达视角等因素影响严重的问题,提出了一种坐标轴构型的新型箔条结构,并采用电磁仿真软件计算其在不同频率、极化和入射角度情况下的散射特性.该类箔条由考虑了缩短效应的三根传统箔条相互正交连接组成三维直角坐标轴形状,连接点为三根传统箔条的中点.仿真实验和暗室测量结果表明:针对X波段（9.5~10.5 GHz）雷达设计的这种新型箔条,当雷达波以不同线极化方式从不同角度入射时,单个坐标轴型箔条的雷达散射截面积（radar cross section,RCS）（其是干扰效能的主要量度）变化幅度不超过3 dB,在5°的角度制作误差范围内仍具有较稳定的RCS;单个坐标轴型箔条的平均RCS比相同质量的传统箔条高约2.61 dB,但是对圆极化雷达的同极化干扰能力较弱;数量为5万且呈随机分布的坐标轴型箔条云RCS保持在-10 dBsm以上,并且在线极化和入射角度上具有较好的稳定性,具备掩护典型隐身目标的能力.