智能雙曲超材料的設(shè)計與電場可調(diào)反常光學(xué)行為研究.pdf

1、超材料是一種由次波長結(jié)構(gòu)單元構(gòu)建的人工介質(zhì)，它能表現(xiàn)出不同尋常的電磁、光、聲等性質(zhì)。雙曲超材料是超材料中最為奇特的一種，它的介電常數(shù)或磁導(dǎo)率張量的一個主軸分量與其他兩個主軸分量的值符號相反，導(dǎo)致它有擁有雙曲型色散曲線，這種特性使雙曲超材料擁有許多獨特的性質(zhì)。本文設(shè)計了新型的電場可調(diào)智能雙曲超材料，并通過仿真研究了其電場可調(diào)反常光學(xué)行為，主要工作和結(jié)果概括如下：
　　1.設(shè)計了一種電場可調(diào)智能流體基雙曲超材料，這種超材料由二氧化硅包

2、覆的金納米棒與硅油組成。在外加電場下，Au@SiO2納米棒會形成單軸取向晶格結(jié)構(gòu)，由于 Au在可見光區(qū)的負介電特性，會導(dǎo)致流體沿電場方向的介電常數(shù)為負，流體系統(tǒng)呈現(xiàn)等頻雙曲色散特點，因此，可以實現(xiàn)對于TM波的全角度光頻負折射。我們計算了流體系統(tǒng)的有效介電常數(shù)張量與外加電場強度的關(guān)系，并用有限元仿真證實了電場誘導(dǎo)的光頻負折射實現(xiàn)與可調(diào)變化行為，系統(tǒng)研究了納棒直徑/長度，芯殼配伍、顆粒濃度等對可調(diào)光頻負折射實現(xiàn)和行為影響。另外，我們還證實了

3、該智能流體基雙曲超材料的聚焦行為，而當(dāng)對流體系統(tǒng)施加一個非均勻電場時能夠?qū)崿F(xiàn)梯度負折射。
　　2.設(shè)計了一種超薄的多層石墨烯基太赫茲吸收器，這種超材料吸收器是由單層石墨烯/MgF2多層堆垛結(jié)構(gòu)單元排列在金膜平面上構(gòu)成。我們在理論上證明了這種吸收器有著雙帶全吸收效果。由于有效介電常數(shù)的各向異性，石墨烯/MgF2多層堆垛結(jié)構(gòu)單元有一個雙曲色散。結(jié)構(gòu)單元間的強電偶極子諧振和磁偶極子諧振使吸收器的阻抗和自由空間匹配，導(dǎo)致了在太赫茲范圍內(nèi)的