極化調(diào)制型超材料設(shè)計(jì)及其性能研究.pdf

1、超材料作為一種具有奇特電磁響應(yīng)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、醫(yī)療和衛(wèi)生等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。極化調(diào)控超材料通過控制超材料的電磁諧振特性實(shí)現(xiàn)電磁波極化特征調(diào)控，是當(dāng)前超材料技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)極化調(diào)控結(jié)構(gòu)材料存在厚度大、極化狀態(tài)模式單一以及對(duì)入射波的極化方式選擇性較差等缺點(diǎn)，而極化調(diào)控超材料有望解決上述問題，成為高性能極化調(diào)控結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)的一種全新的技術(shù)途徑。針對(duì)傳統(tǒng)極化調(diào)控材料研究存在的問題，本文以電磁波在超材料中的電磁

2、諧振特征為研究對(duì)象，緊密圍繞超材料的極化調(diào)控特性開展一系列工作。通過對(duì)超材料的極化調(diào)控特性、非對(duì)稱傳輸現(xiàn)象及其物理機(jī)制的系統(tǒng)研究，提出并驗(yàn)證了多種具有高效、多帶、寬帶極化調(diào)控效果的極化調(diào)控超材料結(jié)構(gòu)物理模型，并針對(duì)線極化波的非對(duì)稱傳輸特性分析方法；建立并完善了極化調(diào)控超材料的極化調(diào)制機(jī)制理論?；谏鲜隼碚摚槍?duì)非對(duì)稱傳輸物理現(xiàn)象，提出了極化調(diào)制型超材料的單向、選擇性調(diào)控方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴構(gòu)建了適用于極化調(diào)控超材料的

3、等效電路模型。根據(jù)極化調(diào)控超材料中的電、磁響應(yīng)特征，建立起聯(lián)系等效電磁參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)與諧振頻率之間關(guān)系等效電路模型，得出極化調(diào)控超材料反射波相位決定其極化形式的重要結(jié)論，為多頻、寬帶和多極化模式的極化調(diào)控超材料設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。⑵提出了一種基于非對(duì)稱圖案的完美雙帶反射型極化調(diào)控超材料。針對(duì)目前極化調(diào)控超材料多是基于對(duì)稱圖案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)狀，利用非對(duì)稱圖案的多諧振設(shè)計(jì)，建立了一種基于多級(jí)干涉物理模型的分析方法，形成了電磁波極化狀態(tài)與超材料阻

4、抗特性之間的約束關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了超材料的不同極化模式設(shè)計(jì)。⑶提出了一種具有窄帶多頻和選擇性的非對(duì)稱傳輸型極化調(diào)控超材料。針對(duì)目前傳輸型極化調(diào)控超材料對(duì)電磁波極化方式的調(diào)控較為單一的現(xiàn)狀，通過雙層互補(bǔ)單元結(jié)構(gòu)的多諧振設(shè)計(jì)，基于局域的電磁耦合效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了超材料的多頻極化調(diào)控效果；利用其帶阻和帶通特性，滿足了極化調(diào)控超材料對(duì)不同極化波具有選擇性調(diào)控的需求，對(duì)選擇性極化調(diào)控超材料在微波開關(guān)器件中的應(yīng)用具有顯著意義。⑷提出了一種具有寬帶和選擇性的非對(duì)