基于超材料人工克爾媒質(zhì)的研究.pdf

1、隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，克爾效應(yīng)在高速攝影、光速測(cè)量等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，天然的克爾媒質(zhì)需要較高驅(qū)動(dòng)電壓、極高純度要求以及自身化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定等缺陷，其應(yīng)用范圍受到了嚴(yán)重的制約。近年來(lái)，由于超材料具有獨(dú)特的電磁特性，可以提供比自然克爾媒質(zhì)更強(qiáng)的各向異性響應(yīng)。因此，超材料實(shí)現(xiàn)人工克爾效應(yīng)的研究吸引了人們廣泛的關(guān)注和興趣。
　　本文提出以基于超材料的人工克爾媒質(zhì)為對(duì)象展開研究，目的是探索超材料實(shí)現(xiàn)克爾效應(yīng)的機(jī)理。首先，簡(jiǎn)要介紹

2、基于超材料克爾媒質(zhì)的研究進(jìn)展，提出了論文研究的重要意義，并論述克爾效應(yīng)原理及超材料擁有負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率的設(shè)計(jì)原理。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)十字型和T字型兩種基于超材料的人工克爾媒質(zhì)結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化確定了最優(yōu)結(jié)構(gòu);最終仿真結(jié)果表明，十字型結(jié)構(gòu)分別加載9×10-16f、1.2×10-15f、1.5×10-15f、2×10-15f的電容時(shí)，相位差從22°逐漸增大至88°;T字型結(jié)構(gòu)分別加載0.1pf、0.2pf和0.3pf,相位差從41°逐

3、漸增大至79°。其次，在太赫茲頻段采用MEMS工藝設(shè)計(jì)一種超材料克爾媒質(zhì)，在靜電力驅(qū)動(dòng)下使單側(cè)單元結(jié)構(gòu)彎曲相變來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化和仿真，結(jié)果表明:當(dāng)彎曲角度分別為4°、6°、9°、12°時(shí)，相位差從45°逐漸增大至118°。最后，對(duì)微波段T型結(jié)構(gòu)人工克爾媒質(zhì)進(jìn)行加工測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明:當(dāng)加載0.1pf、0.2pf和0.3pf電容時(shí)，相位差從35°逐漸增大至87°，測(cè)試結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果基本吻合，證明了基于超材料結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)克爾效應(yīng)的