二维固-液声子晶体带隙特性的实验仿真

声子晶体的带隙特性受不同材料构成和填充率等条件的影响.本文基于时域有限差分法,实验仿真对比固-液、固-气和固-固二维声子晶体带隙特性,得出不同固体材料与水构成二维正方晶格圆柱声子晶体带隙特性,分析了填充率对钨-水结构声子晶体带隙特性的影响.研究结论对固-液声子晶体器件的制作提供参考.     

太赫兹波段超材料在生物传感器的应用研究进展

超材料对电磁场的局域增强以及对周围环境的介电性质敏感等特性,可用于无标记生物检测,因而越来越受到国内外的学术关注,特别是太赫兹波段的超材料生物传感器。总结了近年来太赫兹波段超材料在生物传感器方面取得的进展。首先介绍了超材料生物传感器的基本原理,接着分析和讨论了衬底材料和厚度的选择、超材料结构对传感器灵敏度的影响。分析表明,通过优化结构、采用低介电常数和损耗低的薄衬底,能进一步提高生物传感器的灵敏度, 并且多种物质在太赫兹波段都有直接的电磁响应特征,因此利用太赫兹波段超材料实现无标记生物检测具有很大的应用潜力。最后初步探讨了该生物传感器的发展趋势与前景。     

不同半导体材料构成三维光子晶体带隙特性

应用平面波展开法研究Ⅳ、Ⅲ-Ⅴ、Ⅱ-Ⅵ和Ⅳ-Ⅵ族半导体材料构成三维光子晶体的带隙特性,通过数值模拟得到半径与晶格常数的最佳比值,计算得到不同材料对应的最大完全光子带隙,其中Ⅲ-Ⅴ族构成的三维光子晶体要普遍宽一些,Ⅳ中的Ge具有较大的完全带隙,研究结论为三维光子晶体的制作提供理论依据。     

基于平行金属双柱的太赫兹波二维左手材料

基于产生负介电常数的周期性金属线单元结构,利用平行金属双柱设计了具有双负通带的两种太赫兹波段二维左手材料。应用时域有限积分算法研究了二维左手材料的传输特性,仿真结果表明,在0.76THz附近,平行金属双柱的表面电荷振荡与反向平行电流引发了电磁谐振,出现良好的负折射效应。在0.75～0.78THz之间同时具有负等效磁导率和负等效介电常数,双负通带带宽约为0.03THz。进一步研究了金属双柱间距、长度及基板厚度等结构参数对双负通带带宽的影响。研究结果为太赫兹波段左手材料的设计和研制提供了参考。     

LD泵浦掺镱双包层光纤激光器的理论研究

对线形腔LD泵浦掺镱的双包层光纤激光器进行研究,通过数值模拟,分析了不同泵浦方式下的泵浦光、激光输出功率和增益特性在光纤中的分布。结果表明,单端后向泵浦输出功率率较高,对于小功率光纤激光器则是最佳选择。进一步又研究了单端后向对称泵浦输出功率与光纤长度及腔镜反射率的影响,为提高光纤激光器的输出功率提供了理论和实验依据。     

对称纳米棒三聚体结构的Fano共振特性研究

利用时域有限差分方法,理论研究了由中间短棒和两侧长棒构成的对称金纳米棒三聚体结构的光学性质,分析了结构参数和介电环境对其Fano共振特性的影响.结果表明:随着中间短棒长度、三棒整体尺寸或短棒两侧介质折射率的减小,Fano共振谷蓝移;棒间距的增大同样导致Fano共振谷蓝移,但边棒长度的变化对Fano共振谷位的影响较小;同时,随着纳米结构参数或介电环境的变化,Fano共振谷两侧共振峰强度发生改变,共振对比度先增大后减小.通过比较纳米结构截面的电磁场和电流密度矢量分布发现,共振谷两侧光谱强度的变化源于结构参数或介电环境引起的等离激元共振模式的改变.研究结果对基于Fano共振可控的纳米结构设计有一定的参考意义.     

劈裂环-盘二聚体结构的多重Fano共振

利用时域有限差分方法,理论研究了由劈裂环和圆盘构成的金二聚体结构的光学性质,分析了劈裂环的缺口取向和对称性破缺程度对其Fano共振特性的影响.结果表明,当缺口方向平行于二聚体中心连线时,劈裂环的奇数阶和偶数阶模式均能与圆盘的偶极模式作用产生Fano共振,且随着劈裂环的进一步破缺,更多的偶数阶Fano共振能被激发出来;但...     

电磁超表面在微波和太赫兹波段雷达散射截面缩减中的应用研究进展

电磁超表面由于其独特的电磁特性为调控电磁波提供了有力工具,合适地设计成编码、随机、相位不连续、完美吸收器等超表面,就能够控制电磁波的散射以及反射特性,实现雷达散射截面的缩减。本文综述了不同的电磁超表面利用漫反射或者吸收等特性实现在微波和太赫兹波段雷达散射截面缩减中的应用。分析表明,编码超表面由不同的数字单元组成,其反射相位差在很宽的频段范围内满足恒定的关系,设计特殊的单元序列使入射的电磁波产生非定向散射,更高bit编码超表面更容易灵活调控电磁波;随机超表面通过调节阵元的尺寸实现宽带移相从而将金属目标特征性强的反射峰打散成一个无规律、杂乱的波,产生漫反射;不连续超表面由于相位不连续可使电磁波发生漫反射或者异常反射;吸收器通过合理设计结构尺寸实现吸收电磁波能量来减小反射。因此电磁超表面在雷达隐身、宽带通讯、成像等方面具有重要的应用前景。最后对电磁超表面在雷达散射截面缩减中应用的发展趋势进行了初步探讨,未来将向着宽带、柔性、大角度等方面发展。     

基于石墨烯编码超构材料的太赫兹波束多功能动态调控

提出了一种基于石墨烯带的太赫兹波段的1 bit编码超构材料,可以实现太赫兹波束的数目、频率、幅度等参数多功能动态调控.该结构由金属薄膜、聚酰亚胺、硅、二氧化硅、石墨烯带组成.通过对石墨烯带施加两种不同的电压,可以实现一定频率范围内相位差接近180?的"0"和"1"数字编码单元,进而构成1 bit动态可控的编码超构材料.全波仿真结果表明,不同序列的编码超构材料能够实现波束数目从单波束、双波束、多波束到宽波束的调控.相同序列的编码超构材料,通过施加石墨烯带的不同电压能够实现宽频段波束频率的偏移.对于000000或者111111周期序列的编码超构材料,通过施加石墨烯带的不同电压还能够实现波束幅度的调控.因此这种基于石墨烯带的编码超构材料为灵活调控太赫兹波提供了一种新的途径,将在雷达隐身、成像、宽带通信等方面具有重要的意义.     

Dynamically tunable terahertz passband filter based on metamaterials integrated with a graphene middle layer

The dynamic tunability of a terahertz(THz) passband filter was realized by changing the Fermi energy(E_F) of graphene based on the sandwiched structure of metal-graphene-metal metamaterials(MGMs). By using plane wave simulation, we demonstrated that the central frequency( f_0) of the proposed filter can shift from 5.04 THz to 5.71 THz; this shift is accompanied by a 3 dB bandwidth(? f) decrease from 1.82 THz to 0.01 THz as the EFincreases from 0 to 0.75 eV.Additionally, in order to select a suitable control equation for the proposed filter, the curves of ? f and f_0 under different graphene EFwere fitted using five different mathematical models. The fitting results demonstrate that the Dose Resp model offers accurate predictions of the change in the 3 dB bandwidth, and the Quartic model can successfully describe the variation in the center frequency of the proposed filter. Moreover, the electric field and current density analyses show that the dynamic tuning property of the proposed filter is mainly caused by the competition of two coupling effects at different graphene EF, i.e., graphene-polyimide coupling and graphene-metal coupling. This study shows that the proposed structures are promising for realizing dynamically tunable filters in innovative THz communication systems.