【摘 要】
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电磁诱导透明（electromagnetically induced transparency,EIT）是三能级原子系统中两条跃迁途径之间发生干涉相消引起的一种量子效应,表现为在原本高度不透明的介质的吸收光谱上出现一个尖锐的透明窗口。这一效应伴随的频率选择和慢光特性,使其在光信息存储、光传感、光学非线性效应等领域具有巨大的应用前景。然而早期在原子系统中实现EIT所需的极端实验条件如超低温和强激光等
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电磁诱导透明（electromagnetically induced transparency,EIT）是三能级原子系统中两条跃迁途径之间发生干涉相消引起的一种量子效应,表现为在原本高度不透明的介质的吸收光谱上出现一个尖锐的透明窗口。这一效应伴随的频率选择和慢光特性,使其在光信息存储、光传感、光学非线性效应等领域具有巨大的应用前景。然而早期在原子系统中实现EIT所需的极端实验条件如超低温和强激光等阻碍了EIT的实际应用。超材料因其从射频到可见光的宽波段范围内在室温下即可实现EIT效应,迅速成为研究热点。为了拓展超材料的实际应用领域,科学家们引入功能器件和功能材料,通过外界激励源实现对EIT效应的主动调控。然而上述大多数方法所需的样品制备工艺昂贵又复杂,并且外界激励源带来的额外噪声会限制超材料在集成芯片上的应用。此外,这些工作对EIT效应的主动调控只局限在单一的入射光偏振方向。本论文提出了两种结构简单的超材料,无需外界激励源即可实现EIT效应的光偏振调控。首先提出一种结构单元包括两根水平Au棒和一根竖直Au棒的Z形金属超材料。通过改变入射光的电场偏振方向,明暗模可以相互转换,实现对等离子体诱导透明（plasmon induced transparency,PIT）窗口振幅的主动调控。基于耦合谐振子模型的理论分析揭示了改变结构参数实现对PIT窗口振幅调控的物理机制。进一步提出一种全介电Si的超材料,其结构单元包括两根正交的矩形Si棒和一个正方Si环。得益于全介电Si材料相对于金属材料具有极低的非辐射和吸收损耗,其EIT窗口的峰值透射率高达99.7%,Q因子可高达25000,群延迟可高达36.22 ps。通过改变入射光的电场偏振方向,影响两个EIT通道之间发生的干涉效应,在实现对EIT效应主动调控的同时保持其Q因子不变。基于耦合谐振子模型的理论分析揭示了EIT窗口Q因子对结构参数敏感背后的物理机制。本论文设计的这两种超材料结构简单,便于工业制造,并且有助于设计具有光偏振调控特性的光开关、慢光器件,在生物传感领域也有较大的发展潜力。
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