多頻負折射率超材料的設(shè)計與制備.pdf

1、負折射率作為一種奇特的電磁現(xiàn)象引發(fā)了廣泛的研究熱潮；其潛在應(yīng)用，如光學隱身、超透鏡及完美成像等，更是激發(fā)了對負折射率超材料的研究。為更好的將負折射率超材料應(yīng)用于實際，一個主要的任務(wù)是開發(fā)工藝簡單、多頻、極化不敏感的負折射率超材料。理論分析（前人的研究）表明：極化不敏感主要與超材料的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常為90°偏振不敏感；對于垂直入射，要求結(jié)構(gòu)與入射方向呈金屬-介質(zhì)-金屬的“三明治”結(jié)構(gòu)。因此，對負折射率超材料的進一步研究主要集中于如何實現(xiàn)

2、多頻負折射率。值得注意的是，目前對太赫茲波段多頻負折射率超材料的研究更是歷歷可數(shù)，且多為雙頻響應(yīng)，三頻負折射更是不足。傳統(tǒng)的實現(xiàn)多頻負折射率的方式中，一種最簡單高效的方法是將多種不同結(jié)構(gòu)的磁諧振單元進行組合。針對這一現(xiàn)狀，本文從單個磁諧振單元入手，運用有限元模擬軟件COMSOL Multiphysics對其電磁參數(shù)進行表征；進一步，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)單元的尺寸以優(yōu)化其工作范圍與諧振頻數(shù)，獲得了較好的結(jié)果。
　　通過傳輸譜與S參數(shù)反演法對

3、單個磁諧振單元的電磁參數(shù)進行表征，與相關(guān)文獻的對照證明了S參數(shù)反演法的正確性。為克服有限元算法對計算資源消耗大的缺點，基于磁諧振單元幾何對稱性對結(jié)構(gòu)進行對稱簡化，并通過場分布對特定區(qū)域進行特定網(wǎng)格剖分，從而有效提高了計算效率。
　　通過對回字形環(huán)形結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)進行調(diào)整，獲得其對負磁導率強度及諧振位置的影響規(guī)律。以此為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了一種工作于近紅外雙回子環(huán)漁網(wǎng)嵌套結(jié)構(gòu)，并使其工作范圍擴展到太赫茲頻段。根據(jù)平面諧振結(jié)構(gòu)，首次設(shè)計出十字

4、環(huán)負磁諧振結(jié)構(gòu)，并與十字環(huán)與漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行同周期嵌套，實現(xiàn)了一種工作于太赫茲波段的極化不敏感的雙頻負折射結(jié)構(gòu)。
　　另外，通過對回字形環(huán)形結(jié)構(gòu)進行改造，實現(xiàn)了另外一種全新負磁諧振結(jié)構(gòu)，將其與十字架與十字環(huán)結(jié)構(gòu)進行組合首次實現(xiàn)了三頻負磁諧振結(jié)構(gòu)。通過理論計算分析，找到了無法通過金屬與石墨烯直接接觸實現(xiàn)負折射率調(diào)控的原因。
　　最后，通過光刻試驗，探索出勻膠機的低檔與高檔的轉(zhuǎn)速與時間對膜厚的影響規(guī)律，探究出曝光時間、顯影時間及前烘