基于電磁超材料的類電磁誘導透明特性研究.pdf

1、電磁誘導透明(electromagnetically induced transparency,EIT)是原子系統(tǒng)中的相干過程，使得原本不透明的介質(zhì)在吸收區(qū)域中誘導出尖銳的透射窗口，同時伴隨著強慢光特性和選頻特性。這些特性使得EIT在慢光、光信號處理、光存儲、傳感器、量子開關(guān)和四波混頻等領(lǐng)域存在廣泛的應用。然而，EIT的產(chǎn)生需要低溫和高強度激光等苛刻的條件，極大地限制了EIT的應用。2008年，X.Zhang課題組在太赫茲波段用超材料實

2、現(xiàn)電磁誘導透明。從此之后，用電磁超材料實現(xiàn)電磁誘導透明獲得了廣泛的關(guān)注。為了區(qū)分傳統(tǒng)的EIT，基于電磁超材料的類電磁誘導透明簡寫EIT-like(analogy of electromagnetically induced transparency)。與傳統(tǒng)的EIT比較，EIT-like在室溫就可以獲得，不需要苛刻的實驗條件。通過調(diào)節(jié)單元諧振結(jié)構(gòu)的尺寸和耦合距離，就可以獲得滿足需要的EIT-like透射窗口。另外，用電磁超材料來模擬原子

3、系統(tǒng)的EIT，為研究EIT提供了一種新的途徑。本文主要對已存在耦合方式的基礎上提出了兩種新的耦合方式，獲得大的群折射率和大帶寬延時積。另外，利用環(huán)形諧振的高Q值(Q factor)來實現(xiàn)低損EIT-like和利用非中心對稱結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)特定極化角度極化不敏感EIT-like。最后，研究4個開口環(huán)諧振器(SRR)的空間位置分布對Q值的影響，提出了一種裁剪EIT-like傳輸窗口Q值的方法。
　　本論文的創(chuàng)新性工作及成果主要包括以下幾個方

4、面：
　　1、提出了一種新的耦合方式來實現(xiàn)EIT-like，這種新的耦合方式是同時激勵電諧振和磁諧振耦合方式。當橫切線和SRR(split ring resonator)面對面放置，入射電場方向沿著橫切線的徑向和入射磁場方向垂直于SRR時，電諧振和磁諧振被同時激勵起。橫切線和SRR之間的破壞性干涉導致EIT-like傳輸窗口的產(chǎn)生，并并伴有大的群折射率，同時具有強的慢光效果。這種同時激勵電諧振和磁諧振的耦合方式不同于已存在的電諧振

5、近場耦合磁諧振等耦合方式。與電諧振近場耦合磁諧振的耦合方式比較，同時電諧振和磁諧振的耦合方式具有大的耦合距離和大的群折射率。
　　2、提出了另一種新的耦合方式來實現(xiàn)EIT-like，這種新的耦合方式是磁諧振近場耦合為電諧振。6個SRR組合在一起形成一個低Q值的磁諧器，6個SRR和橫切線放在一個平面上。當磁場方向垂直于SRR，電場方向垂直于橫切線的徑向時，6個SRR的磁諧振被激勵的同時橫切線的電諧振不能被激勵，通過近場耦合距離，橫切

6、線的電諧振也被激勵起，兩者之間的破壞性干涉導致EIT-like傳輸窗口的產(chǎn)生，并伴隨著大的帶寬延時積，在通信系統(tǒng)中有潛在應用。
　　3、獲得了低損耗類電磁誘導透明。環(huán)形諧振器能夠把能量局限在介質(zhì)板中，使得諧振器具有較高的Q值。用電磁超材料實現(xiàn)了平面環(huán)形諧振器，并把環(huán)形諧振器應用到EIT-like設計中去，實現(xiàn)了低損EIT-like。環(huán)形諧振器作為暗模諧振器，破壞性干涉過程發(fā)生時，能量聚集在環(huán)形諧振器上，使得能量輻射不出去，獲得了低

7、損的特性。
　　4、實現(xiàn)了對類電磁誘導透明極化特性的調(diào)控。用非中心對稱結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了裁剪EIT-like傳輸窗口的極化特性，即在特定的極化角度使得EIT-like傳輸窗口具有極化不敏感性。方環(huán)諧振器在特定的極化角度具有極化不敏感特性，兩個橫切線互相垂直放置時也具有特定極化角度極化不敏感特性，當兩者通過近場耦合距離的相互耦合時導致了在特定的極化角度具有極化不敏感性。
　　5、獲得了一種通用調(diào)節(jié)類電磁誘導透明Q值的方法。研究了4個S