偏振無關的中紅外波段L型結構超材料完美吸收器.pdf

1、電磁超材料(Metamaterials)是一種人工復合結構或復合材料，具有自然界中常規(guī)材料所不具備的一些奇特電磁特性，在亞波長成像、隱身斗篷等領域具有重要的應用前景。在滿足表面阻抗和自由空間相匹配的條件下，通過合理設計超材料的幾何結構和尺寸，可以實現(xiàn)其對特定頻段電磁波的完美吸收。電磁超材料完美吸收器在太赫茲成像，物質檢測，太陽能電池等方面具有潛在的應用價值。本文主要應用數(shù)值模擬和理論分析相結合的方法，對L型結構電磁超材料吸收器在中紅外波

2、段的吸收機制進行了系統(tǒng)研究。
　　基于頻率選擇表面吸收電磁波的基本理論，運用有限元方法計算了單L結構超材料吸收器在中紅外波段的光譜特性。分別在TE和TM兩種偏振光入射條件下研究了這種超材料吸收器的吸收效果隨入射角的變化規(guī)律，并根據共振波長下吸收器中的電場分布分析其共振吸收的物理機制。利用等效電路模型分析單L結構超材料吸收器的本征頻率隨幾何參數(shù)的變化，并與有限元方法的模擬結果進行了比較。兩種方法得到的本征頻率隨幾何參數(shù)的變化規(guī)律是一

3、致的。
　　設計了一種具有偏振無關的、寬角度的雙L結構超材料吸收器，該吸收器在中紅外波段可實現(xiàn)雙頻帶完美吸收。在TE和TM兩種偏振光入射條件下，隨著入射角和空間角的變化，該吸收器的吸收光譜特性幾乎保持不變。利用了金屬-介質-金屬三層膜結構中表面等離激元模式的激發(fā)，對雙頻帶吸收現(xiàn)象進行了解釋。
　　通過S參數(shù)反演法計算雙L結構超材料吸收器的等效電磁參數(shù)，得到共振吸收波長下的阻抗及電磁損耗。該吸收器的阻抗與自由空間的阻抗是匹配的