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基于科赫分形的新型超材料双频吸收器

物理学报 2014年第11期63卷 314-320页

作者：马岩冰张怀武李元勋电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054 电子科技大学电子信息工程研究院东莞523808

本文提出了一种基于科赫(Koch)分形结构的新型超材料双频吸收器,其由二阶科赫分形阵列、介质层和金属背板三部分组成.通过利用分形结构的空间填充性,其单元尺寸在相同吸收频率下相对于具有正方形谐振结构的传统吸收器有近17.5%的尺寸缩... 详细信息

本文提出了一种基于科赫(Koch)分形结构的新型超材料双频吸收器,其由二阶科赫分形阵列、介质层和金属背板三部分组成.通过利用分形结构的空间填充性,其单元尺寸在相同吸收频率下相对于具有正方形谐振结构的传统吸收器有近17.5%的尺寸缩减.与传统实现多频工作的组合法、层叠法不同,该型吸收器的双频特性来源于科赫分形曲线在电磁波激励下呈现出的两种不同的谐振模式.而且由于结构上具有旋转对称性,该型吸收器对入射波的极化方向不敏感,在横电波、横磁波大角度入射时仍能保持较高的吸收率.文中采用等效介质理论对该型吸收器进行了分析,测量结果与仿真结果取得了较好的一致性.

关键词：超材料吸收器分形

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基于人工微结构的大面积高效率近红外吸收器

红外与毫米波学报 2018年第6期37卷 740-745页

作者：陆加良俞伟伟张晓东许昊郝加明孙艳陈鑫孟祥建戴宁禇君浩东华大学理学院上海201620 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

基于人工微结构超材料的先进理念,设计制备工作波长可调的近红外大面积吸收器.器件制备采用纳米微球化学自组装方法制备顶层金属微结构,该方法可制备大面积样品.实验结果显示,吸收器在近红外波段峰值吸收率超过99%,吸收波长可以通过结... 详细信息

基于人工微结构超材料的先进理念,设计制备工作波长可调的近红外大面积吸收器.器件制备采用纳米微球化学自组装方法制备顶层金属微结构,该方法可制备大面积样品.实验结果显示,吸收器在近红外波段峰值吸收率超过99%,吸收波长可以通过结构单元几何尺寸调节.理论模拟结果不但与实验测量的数据相一致,而且很好地阐述了器件高效光吸收的物理机理.

关键词：吸收器微结构大面积高效近红外

基于Au/VO_2纳米结构的可调控红外吸收器设计

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红外与毫米波学报 2016年第6期35卷 694-700页

作者：伍征义李毅陈培祖蒋蔚徐婷婷刘志敏张娇方宝英王晓华肖寒上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海市现代光学系统重点实验室上海200093 上海电力学院电子与信息工程学院上海200090 上海健康医学院医学影像学院上海201318

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... 详细信息

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.

关键词：吸收器热致相变表面等离子体共振时域有限差分广角偏振无关

数值研究一种基于腔共振和电共振的近红外双频段超材料吸收器（英文）

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红外与毫米波学报 2016年第5期35卷 538-541,591页

作者：李兴玮白圣建孙即祥国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073 国防科学技术大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

设计,数值模拟和讨论了一种具有两个宽带和扁平的吸收带的超材料吸收器,其中一个是腔共振吸收带,另一个是电共振吸收带.电共振的吸收带由于空腔尺寸(d)或者介质层厚度(H)的增加而蓝移,而腔共振吸收带则表现出红移的现象.同时,电共振和... 详细信息

设计,数值模拟和讨论了一种具有两个宽带和扁平的吸收带的超材料吸收器,其中一个是腔共振吸收带,另一个是电共振吸收带.电共振的吸收带由于空腔尺寸(d)或者介质层厚度(H)的增加而蓝移,而腔共振吸收带则表现出红移的现象.同时,电共振和腔共振吸收带可以通过优化吸收器的结构设计耦合为一个吸收带.最后,数值模拟研究了入射角度的改变对电共振和腔共振吸收带的影响.利用不同波段的共振模式形成不同吸收带的方式提供了将双吸收带调制为单吸收带的可能性.

关键词：超材料吸收器共振

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吸收波长和吸收效率可控的超材料吸收器

物理学报 2021年第2期70卷 401-408页

作者：江孝伟武华衢州职业技术学院信息工程学院衢州324000 赣南师范大学物理与电子信息学院赣州341000 北京工业大学光电子技术教育部重点实验室北京100124

为了使超材料完美吸收器(metamaterial perfect absorber,MPA)能够同时实现吸收效率和吸收波长的控制,本文提出利用二氧化钒(VO2)和石墨烯作为MPA的材料,通过对MPA的结构设计,在红外波段实现了高吸收,吸收效率最高可达99%.研究发现通过... 详细信息

为了使超材料完美吸收器(metamaterial perfect absorber,MPA)能够同时实现吸收效率和吸收波长的控制,本文提出利用二氧化钒(VO2)和石墨烯作为MPA的材料,通过对MPA的结构设计,在红外波段实现了高吸收,吸收效率最高可达99%.研究发现通过改变VO2的温度和石墨烯的化学势,可同时实现MPA吸收效率和吸收波长的控制,吸收效率调制深度和吸收波长调谐范围分别可达97.08%和3.2μm.通过对MPA在吸收波长处的磁场分布分析可以得出,MPA能够产生高吸收是由于其形成了法布里-帕罗(Fabry-Pérot,FP)干涉腔共振,研究发现MPA的结构参数对FP腔的共振波长具有显著的影响.

关键词：超材料吸收器二氧化钒石墨烯

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基于声学超材料的低频可调吸收器

物理学报 2019年第3期68卷 180-186页

作者：翟世龙王元博赵晓鹏西北工业大学理学院应用物理系智能材料实验室西安710129

在当今社会,噪声污染已经成为人类健康的一大威胁,如何有效地控制和消除噪声污染一直是科研领域的一个重要话题.本文以开口环嵌套结构为模型,设计并制备了一种声学超材料.通过理论分析、数值模拟和实验测试,发现由于模型内部空腔的强烈... 详细信息

在当今社会,噪声污染已经成为人类健康的一大威胁,如何有效地控制和消除噪声污染一直是科研领域的一个重要话题.本文以开口环嵌套结构为模型,设计并制备了一种声学超材料.通过理论分析、数值模拟和实验测试,发现由于模型内部空腔的强烈耦合共振效应,该超材料可以在低频区域实现接近完美的吸声效应.此外,通过简单地绕轴旋转其内腔开口方向,即可改变该超材料的相对阻抗值,进而在较宽的频带范围内实现对吸收峰位置的可调控制.由于该超材料具有深亚波长的尺寸,因此非常有利于低频吸声器件的小型化和集成化,同时该模型也为宽带吸收器的设计奠定了基础.

关键词：可调声学超材料低频吸收器

含超薄膜的层状吸收器完全吸收时材料优化选择

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工程热物理学报 2017年第6期38卷 1282-1287页

作者：方兴赵长颖鲍华上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学上海交通大学密西根学院上海200240

含超薄膜结构的层状吸收器不仅设计加工结构十分简单,而且保证了优异的吸收性能,因而获得了越来越多的关注。层状结构实现完全吸收的机理,可以归结为吸收器在入射界面处导纳与入射空间导纳完全匹配。根据导纳分析理论,本文发展了一种可... 详细信息

含超薄膜结构的层状吸收器不仅设计加工结构十分简单,而且保证了优异的吸收性能,因而获得了越来越多的关注。层状结构实现完全吸收的机理,可以归结为吸收器在入射界面处导纳与入射空间导纳完全匹配。根据导纳分析理论,本文发展了一种可直接计算材料最优光学常数的方法,用于指导层状吸收器的材料优化选择。在不同的吸收基底上实现完全吸收,研究发现镀层薄膜的复折射率实部和虚部满足近似的线性关系,这对层状薄膜吸收器材料选择提供了必要的选择依据。根据导纳轨迹规律,仅借助导纳轨迹图,可以快速确定吸收材料的优化光学常数范围,因此对于估计和快速设计有着良好的参考价值。

关键词：超薄膜吸收器导纳分析

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多层矩形宽波段超材料吸收器

光学学报 2020年第15期40卷 142-150页

作者：王杨轩雪飞朱路陈帅李秀淮南师范学院电子工程学院安徽淮南232000 华东交通大学信息工程学院江西南昌330013

结合多层波导结构与杂化耦合理论,设计了一种宽波段、高吸收率的多层矩形吸收器。该吸收器由矩形缝隙天线与多层金属-介质-金属矩形结构组成,采用时域有限差分方法分析了该吸收器在宽波段、不同偏振状态以及大角度斜入射条件下的吸收特... 详细信息

结合多层波导结构与杂化耦合理论,设计了一种宽波段、高吸收率的多层矩形吸收器。该吸收器由矩形缝隙天线与多层金属-介质-金属矩形结构组成,采用时域有限差分方法分析了该吸收器在宽波段、不同偏振状态以及大角度斜入射条件下的吸收特性。数值分析结果表明,该吸收器在400~1400 nm波段的平均吸收率可达95%,呈一定的偏振不敏感特性,且60°斜入射时仍能保持93%的平均吸收率。通过监测谐振频点下的电磁场分布,发现该吸收器的宽波段高吸收特性主要由法布里-珀罗共振、慢波效应、局域表面等离子体共振及他们之间的杂化耦合作用决定。这种宽波段、高吸收、对偏振与斜入射角度不敏感的吸收器,有望在隐形设备、太阳能电池等领域发挥重要的作用。

关键词：光学器件超材料吸收器宽波段吸收率

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基于复合凹槽的光栅型红外线吸收器

红外与毫米波学报 2018年第1期37卷 87-91,97页

作者：陈曦薛文瑞赵晨李昌勇山西大学物理电子工程学院山西太原030006 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室激光光谱研究所山西太原030006

设计了一种基于LiF和NaF材料的复合凹槽的光栅型红外吸收器.采用频域有限差分法(FDFD)分析了这种吸收器的吸收机理,以及结构参数、入射波的波长和入射角度对其吸收特性的影响.结果表明,对于入射的不同波长的红外线,这种吸收器会形成不... 详细信息

设计了一种基于LiF和NaF材料的复合凹槽的光栅型红外吸收器.采用频域有限差分法(FDFD)分析了这种吸收器的吸收机理,以及结构参数、入射波的波长和入射角度对其吸收特性的影响.结果表明,对于入射的不同波长的红外线,这种吸收器会形成不同的光学谐振腔,能够在较宽的波长范围内对红外线形成强烈的吸收.在采用优化参数的条件下,在18~70μm的波长范围和0~80°的入射角范围内,这种吸收器具有良好的吸收效果.文章的研究工作给光栅型红外线吸收器的设计、制作和应用提供了理论基础.

关键词：吸收器光栅频域有限差分法红外表面等离子