可调太赫兹与光学超材料

张检发; 袁晓东; 秦石乔, 中国光学 2014年03期 , 期刊

本文对可调太赫兹与光学超材料的研究进展进行了综述,并对其发展趋势和应用前景进行了展望。可以预见,可调超材料将继续成为超材料研究中的热点课题,并将成为引领光学器件和光学系统变革的潜在技术途径,对光学和太赫兹技术的发展将产生深远的影响。...


太赫兹波段超材料的制作、设计及应用

潘学聪; 姚泽瀚; 徐新龙; 汪力, 中国光学 2013年03期 , 期刊

本文从制作方法、结构设计和材料选择几方面综述了超材料在太赫兹波段的电磁响应特性和潜在应用。首先,介绍了获得不同维度、具有特异电磁响应以及结构可调超材料的各种微加工制作方法,进而分析和讨论了超材料的电磁响应特性。文中指出,结构设计可以控制超材料的电磁响应特性,如各向异性、双各向异性、偏振调制、多频响应、宽带响应、不对称透射、旋光性和超吸收等。超材料的电磁响应依赖于周围微环境的介电性质,因而可用于制作对环境敏感的传感器件。此外,电光、磁光、相变、温度敏感等功能材料的引入可以获得...


基于磁负超材料的无线电能传输系统

田子建; 陈健; 樊京; 林越; 李玮祥, 电工技术学报 2015年12期 , 期刊

...效率受距离约束程度高等问题,本文分析讨论了磁负超材料介质板对MCR-WPT系统传输效率的影响,推导并验证了磁负超材料介质板对消逝波传输的增强作用。利用HFSS构造了一种工作在ISM频段的MCR-WPT系统,并设计了一种适合该MCR-WPT系统的低频平面螺旋型磁负超材料介质板。当系统工作频率大于25MHz时,该低频磁负超材料介质板表现出磁负特性。通过将所设计的不同周期排列的磁负超材料介质板放置在MCR-WPT系统的不同位置,研究了不同条件下螺旋型磁负超材料介质板对系统传输效率...


智能超材料研究与进展

于相龙; 周济, 材料工程 2016年07期 , 期刊

本文以智能超材料关键技术为主线,基础研究和新产品研发为辅,简要论述近年来智能超材料的发展现状和趋势。根据智能超材料所调控激元的不同,可分为智能电磁超材料,智能机械超材料,智能热学超材料,智能耦合超材料,此外两项关键技术为智能超材料新型设计与仿真技术和材料制备技术与材料基因工程。这些智能超材料在科学基础研究方面涉及超材料中多物理场耦合机制,新型人工原子与人工分子设计,超材料与自然材料的融合,超材料可调性探索和新型传感型超材料机制探求。基础研发和技术拓展将推进智能超材料施展到更...


超材料透镜和超表面对电磁波的调控及应用

齐美清, 东南大学 发表时间:2016-03-28 博士

超材料由周期或非周期排布的亚波长的人工单元构成,具有超常的电磁特性。因其可实现对电磁波的任意调控,因而受到了越来越广泛的关注,涌现出一大批基于超材料研发的功能器件。超材料透镜和超表面是超材料的两种典型实现形式。其中超材料透镜是由较多人工单元构成的三维结构,当电磁波在其中传播时受到超材料的调控。而超材料的二维形式称为超表面,其具有低剖面、低损耗、易于设计与实现等优点,越来越受到研究者的关注。本文研究超材料透镜和超表面对电磁波的调控及其应用,主要内容和创新点如下:·利用渐变折射...


新型电磁超材料的微波工程应用关键技术研究

吴凯敏, 电子科技大学 发表时间:2015-10-30 博士

电磁超材料(Electromagnetic Metamaterial)是一种人工合成的具有奇异电磁特性的结构型材料,其中等效介电常数和磁导率同时为负时又称之为负折射率媒质、左手材料等。这类电磁超材料具有的奇异电磁特性包括负折射现象、逆多普勒频移、逆切伦科夫辐射、负光压现象等。由于构成电磁超材料的机理和物理尺寸的形式多样,以及所具有颠覆经典物理认识的独特性质,电磁超材料在声学、电磁学、光学等物理领域具有重要的研究价值。同时,基于电磁超材料独特的控制电磁波传播、反射、散射的巨大...


电磁超材料合成机理及应用关键技术研究

孙海斌, 电子科技大学 发表时间:2016-04-13 博士

电磁超材料(Electromagnetic Metamaterial)是一种自然界不存在的具有超常电磁学和光学特性的结构型材料,其主要由人工合成获得,在材料学、电磁学、光学等物理领域具有极其重要的研究价值,亦在电子电路、无线通信等工程领域具有广泛的应用前景。从21世纪初首个微波频段的电磁超材料实现后至今,电磁超材料技术已成为国内外学术界和产业界的研究热点而受到持续广泛的关注。近15年以来,已报道的电磁超材料合成方法主要基于谐振金属环、加载传输线等周期结构实现。然而,传统电磁...


太赫兹超材料吸收器的机理及应用研究

王本新, 湖南大学 发表时间:2015-05-10 博士

最近20年,与超材料领域相关的研究吸引了广大科研工作者的极大兴趣。这是由于基于超材料的亚波长结构具有自然界中所不具有的奇异的特性,比如负折射率材料,隐身,和超透镜。然而,由于大多数设计的超材料结构都是金属共振的结构,因此所设计结构的吸收损耗是不可避免的。这种吸收损失会极大的降低它们的共振性能。后来人们提出了多种新颖的方法来克服这种损失。实际上,所有的事情都是双面的。对于一些特定的结构(比如三维的金属-介质-金属夹层结构),这种结构的吸收不但有用而且还可以明显地增加。因此,最...


超材料结构设计与太赫兹波调控

徐尉宗, 南京大学 发表时间:2017-02-01 博士

...切的要求。通过人工设计制备、具有可调电磁特性的超材料的出现,刚好解决了太赫兹波段功能材料缺乏的问题。由于理论上这些超材料可以通过设计实现对于任意波段的电磁响应,所以基于超材料设计太赫兹波段功能材料和器件是一个极具潜力的技术路径,将可以实现天然物质很难实现的对于太赫兹波的控制和处理。本篇论文将主要介绍如何基于超材料,实现对太赫兹波振幅与偏振状态的有效调控,具体研究内容如下:1.由于超材料结构的共振特性可以通过外部激励来控制,如施加光照、电场、磁场、温度或者机械应力等,所以,经...


薄膜型声学超材料隔声特性研究

张玉光, 国防科学技术大学 发表时间:2014-10-01 博士

...要组成部分。受质量密度定律所限制,传统轻质隔声材料很难有效隔离低频噪声,因而,轻质材料的低频隔声问题一直是隔声领域的瓶颈。近年来,声学超材料概念的提出为低频隔声材料的设计提供了新的思路,而薄膜型声学超材料在实现轻质低频隔声方面具有明显的优势。目前已有的研究表明:薄膜型声学超材料能够显著提高低频段的隔声性能,采用多层叠加可以实现宽频段的隔声。然而,薄膜型声学超材料声...


基于超材料的太赫兹波吸波材料

刘毅; 彭晓昱; 王作斌; 董家蒙; 魏东山; 崔洪亮; 杜春雷, 红外技术 2015年09期 , 期刊

超材料是一种人工设计的具有周期单元阵列结构的电磁材料,具有超常物理特性。基于超材料的太赫兹吸波材料在太赫兹技术领域有许多潜在的应用。简述了超材料吸波材料的理论基础,综述了国内外在单频、双频、多频带和宽带太赫兹超材料吸波材料领域的研究进展,并展望了太赫兹吸波材料研究的未来发展方向和趋势。...


电磁超材料红外热辐射和近场热传输特性

白阳, 哈尔滨工业大学 发表时间:2015-10-01 博士

电磁超材料的独特电磁性质及其对热辐射的调控能力为太阳能的合理使用和工业余热的有效回收等实际工程领域提供了发展的机遇。当两辐射体的换热间距与热辐射的中心波长可比拟或较之更小时,宏观热辐射的理论在解决这类近场热辐射问题时将不再适用。设计并优化电磁超材料,探究电磁超材料对热辐射和近场热传输的调控作用,对于微尺度下热辐射光谱的调控及其近场热传输机理的探究,以及电磁超材料的器件化和产业化具有重要的意义。本文主要研究几种典型的电磁超材料的热辐射和近场热传输特性,探究电磁超材料的热辐射和...


太赫兹波段超材料在生物传感器的应用研究进展

闫昕; 张兴坊; 梁兰菊; 姚建铨, 光谱学与光谱分析 2014年09期 , 期刊

超材料对电磁场的局域增强以及对周围环境的介电性质敏感等特性,可用于无标记生物检测,因而越来越受到国内外的学术关注,特别是太赫兹波段的超材料生物传感器。总结了近年来太赫兹波段超材料在生物传感器方面取得的进展。首先介绍了超材料生物传感器的基本原理,接着分析和讨论了衬底材料和厚度的选择、超材料结构对传感器灵敏度的影响。分析表明,通过优化结构、采用低介电常数和损耗低的薄衬底,能进一步提高生物传感器的灵敏度,并且多种物质在太赫兹波段都有直接的电磁响应特征,因此利用太赫兹波段超材料实现...


太赫兹超材料响应频率及频带的调控

黄锐; 许向东; 敖天宏; 何琼; 马春前; 温粤江; 孙自强; 蒋亚东, 红外与毫米波学报 2015年01期 , 期刊

自然界中很多材料在太赫兹(THz)频段没有电磁响应,THz超材料的出现为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇.但目前超材料太赫兹响应的调节方式比较繁琐,影响了理论与应用研究的开展.作者提出一种调制太赫兹超材料响应的简易新方法,即将超材料的结构单元整体按比例地放大和缩小.仿真结果表明,已满足阻抗匹配条件的超材料结构经整体比例变化之后,仍然满足阻抗匹配条件;而且,调整后超材料的吸收频率与尺寸变化的倍数成反比;令人惊奇的是,超材料的响应频带也随着单元尺寸的整体缩小而变宽.通过这种...


S波段超材料完全吸收基板微带天线

保石; 罗春荣; 赵晓鹏, 物理学报 2011年01期 , 期刊

设计了基于树枝状结构单元模型的完全吸波超材料,并将此树枝状结构完全吸波超材料作为微带天线的基板,制备了S波段超材料完全吸收基板微带天线,模拟和实验结果表明,窄带和宽带完全吸波超材料都可提高微带天线的定向性和增益,性能得到了明显改善.经过优化设计S波段超材料完全吸收基板微带天线的增益相比普通微带天线提高了1.8dB,相当于有效辐射功率提高了51%.表明将完全吸波超材料作为天线的基板,可以明显改善天线性能....


声/光超构材料的拓扑优化设计

董浩文, 北京交通大学 发表时间:2017-06-12 博士

声/光超构材料是新型人工微结构材料,具备天然材料不存在或难以实现的声波/光波波动性质,使得完全和自由地操控波的传播成为可能,从而在光学、电磁学、声学、力学和热学等多个领域展现出广阔的应用前景,有望引发信息技术、国防工业、新能源技术和微细加工技术等的重大变革。为突破人工和经验设计的局限,本文基于遗传算法,以不同的波动特性和功能为目标,针对固体-固体和多孔固体声子晶体、多孔固体声光子晶体、声/光波动器件和各向异性弹性波超材料进行了拓扑优化研究。主要内容和成果包括:1.建立了固体...


基于新型人工电磁超材料的太赫兹吸收器研究

续宗成, 天津大学 发表时间:2015-11-01 博士

超材料吸收器作为超材料的一个重要功能器件,目前得到了广泛的研究。相对于传统的吸波材料,超材料吸收器具有很多无以伦比的优点,比如吸收强、厚度薄、质量轻、频率可调与电磁参数可设计以及在无损探测、太赫兹成像、隐身技术等领域有潜在的应用。本文通过优化设计结构参数,研究了多带、宽带材料吸收器,并在此基础上把半导体材料引入超材料吸收器的关键部位,详细研究了增强磁共振的方法。主要内容包括以下几部分:首先研究了一个多带太赫兹超材料吸收器,并对该超材料吸收器进行了设计、刻画和理论计算。在实验...


三维石墨烯基多功能材料可控制备与性能研究

张强强, 哈尔滨工业大学 发表时间:2016-04-01 博士

...表石墨烯在三维宏观尺度构筑的一类新型多孔碳纳米材料,其丰富的孔隙、超轻的密度、大比表面积、低导热系数、高导电率、良好的力学可压缩性和结构稳定性等性能赋予该材料在电子工程、防护工程、传感技术、热能工程和储能等领域广阔的应用前景。以GA为基底模板,研究三维石墨烯基多功能材料可控制备和结构可剪裁设计,建立可优化的结构和性能改性策略,对推动高性能石墨烯基多功能材料的发展具有重要意义。鉴于目前三维石墨烯材料制备和性能研究中存在微观结构可控性差、宏观结构可剪裁性弱、力学稳定性低和大尺度...


太赫兹频段金属—介质—金属三明治结构超材料的电磁性质研究

钟敏, 南京师范大学 发表时间:2015-03-20 博士

本论文研究的超材料都是金属-介质-金属(metal-dielectric-metal, MDM)三明治结构的超材料,具有负折射率和负磁导率等特性,通过结构的优化设计,能实现光学超常透射、负折射、阻带、大带宽通带等。本文的研究主要包括三大部分,第一部分是金属-介质-金属三明治结构超材料样品的制备,并使用傅里叶红外光谱仪测量超材料样品的透射率。第二部分是超材料的结构设计对自身的电磁性质的影响及其物理机制,第三部分是实现阻带滤波器、大带宽通带滤波器等超材料功能器件的结构设计和数值...


基于多层柔性超材料的THz器件

梁兰菊, 南京大学 发表时间:2014-08-01 博士

...决的问题之一,对THz波的应用具有重要的意义。超材料的独特电磁特性为THz波的调控和新型THz器件开辟了新的道路。本论文研究了 THz波段多层柔性超材料的制备工艺及其在超宽带带通滤波器,高品质因数谐振器、宽带隐身技术和多谐振高灵敏度生物分子传感器中的应用。除此之外,我们还研究了超导分形结构的THz波异常透射,主要内容包括:第一,多层柔性THz超材料制备工艺的研究。研究柔性基底聚酰亚胺(Polyimide,简写为PI)旋涂的时间、速度和烘烤温度与柔性基底的厚度与表面平整度的关...


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