【摘 要】
:
超材料吸波器件成为微纳光学领域近年来的一个研究热点,通常按照吸收带宽分类,它可以分为窄带吸波器和宽带吸波器两大类。窄带吸波器通常用于光学传感,宽带吸波器广泛用于太阳能电池、光电探测、成像等领域。当前,针对微纳结构人们已设计了很多不同面型和吸收机制的窄带、宽带吸波器件,研究波段也从最初的微波和太赫兹波段,扩展到红外、可见光和紫外波段。微纳结构吸波器件通常只需要亚波长的物理厚度,却可以实现良好的增强吸
论文部分内容阅读
超材料吸波器件成为微纳光学领域近年来的一个研究热点,通常按照吸收带宽分类,它可以分为窄带吸波器和宽带吸波器两大类。窄带吸波器通常用于光学传感,宽带吸波器广泛用于太阳能电池、光电探测、成像等领域。当前,针对微纳结构人们已设计了很多不同面型和吸收机制的窄带、宽带吸波器件,研究波段也从最初的微波和太赫兹波段,扩展到红外、可见光和紫外波段。微纳结构吸波器件通常只需要亚波长的物理厚度,却可以实现良好的增强吸收性能,有利于光学元件的片上集成和封装,因此在应用中具有较大的优势。然而,针对金属-介质微纳结构,兼具高吸收效率和制备优势的功能化吸波器件仍有待开发。本论文基于时域有限差分方法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)对几种新颖的金属-介质微纳结构的吸波器件进行数值仿真和理论分析。主要研究内容如下所示:1.提出了一种基于级连纳米柱阵列(CNAs)的超宽带、全向和偏振不敏感的吸波器,在0.38-2.65μm波长范围内的平均吸收率为98.2%,相对吸收带宽(RAB)为149.8%。该结构只需要几对金属/介电层就可以获得优良的吸收性能。优异的吸收特性是局域表面等离子体(LSP)共振和等离子体共振腔(PRC)模式的协同作用的结果。我们使用阻抗理论研究了CNAs基超表面的吸收特性,该结构的阻抗与可见光到近红外波长范围内自由空间的阻抗非常匹配。此外,CNAs基超表面的吸收特性对结构参数和金属/介电材料的变化表现稳健。对于TM和TE模式,入射角在0°-60°内,超宽带吸收性能可以保持。2.设计并制造了一种基于封装T形超表面(ETM)的新型超宽带吸收器。ETM由三部分组成,分别是Cr薄膜、T形聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构以及玻璃片上的Cr基底。从400 nm到800 nm的整个可见光范围内,模拟和实验结果的平均吸收率分别超过96.3%和89.4%。研究了吸收峰位置的三维功率损耗密度分布,以分析超宽带光吸收机理。数值模拟的光谱显示吸收带宽和效率对几何参数和入射角的变化不敏感。此外,当偏振角从0°变为90°时,吸收带宽可以很好地保持。设计的超宽带吸波器是紧凑的,并且超薄的Cr膜的厚度小于入射光波长的1/20。它具有许多潜在的应用,例如太阳能收集和集成光电器件。3.理论模拟并实验上验证了一种新型偏振不敏感的超宽带吸波器件,它由金属镍构成的二维梯形阵列结构。在梯形上底附近以及相邻梯形下底之间的狭窄缝处激发LSP共振和梯形腰处激发传播表面等离子体(PSP)共振的共同作用导致吸收增强。该结构可以实现紫外到可见波段(306.2-726.5 nm)的宽带吸收,平均吸收效率达到了95.7%。当TM入射角为60°时,该波段的吸收率仍大于70%。偏振角的变化对几乎不影响结构的吸收性能。另外,提出的超宽带吸波器采用耐高温材料镍,大大提高了结构的热稳定性,而且无需使用贵金属,制备成本低。
其他文献
基于非冯诺依曼架构的存算一体(Computing-In-Memory,CIM)芯片在处理卷积神经网络算法领域展现了独特的优势。该架构芯片的核心组成是存算器件构成的存算单元阵列,存算单元输入、处理和输出信号均为模拟信号,读出电路负责将存算单元以电流形式输出的运算结果进行取样量化。存算一体芯片意在突破冯诺依曼架构带来的访存功耗墙瓶颈,且该架构芯片中的阵列和读出电路具有高密度的寄生负载,因此面向存算一体
在战场、重大事故中产生的不可控大量失血是许多创伤性死亡的主要原因,而常用的止血方法如按压止血、手术缝合或者纱布包扎无法在创面严重出血或大量渗血的情况下达到理想的止血效果;此外,传统的止血方法可能会给患者带来二次伤害,或不适用于人体内部等一些不可按压部位的止血。因此,开发新型止血材料具有重要的意义。根据人体自身止血机理发现,血凝块的形成是止血中最重要的部分,因此对于新型止血材料的研究也主要集中在如何
近年来,太赫兹有关技术领域蓬勃发展。超构材料作为一种新型人工复合材料具有普通材料所不具有的奇特性质,可以通过对结构的特定设计获得想要的磁导率和介电常数从而实现操控电磁波的目的。超构材料与太赫兹波相互作用强,因此它被广泛应用在太赫兹技术领域,我们见证了太赫兹超构材料共振器件的快速发展。法诺谐振和电磁诱导透明作为两种典型的谐振效应具有许多奇特的电磁特性,如高Q值、非对称线形、非线性、慢光效应等,它们在
近年来,利用3D打印技术制备连续纤维增强复合材料已经成为研究热点,引入智能性打印基材则可进一步拓展复合材料的功能和应用前景。借助打印技术引入连续纤维可定制化生产轻质高强复合结构材料,一体成型,降低成本。打印过程中,将形状记忆智能高分子基材与连续纤维复合,能够在特定刺激下改变其形状,可用来设计增强结构的自展开或自适应功能,未来在航空航天等领域有着巨大的应用潜力。然而,前期研究表明,打印工艺对连续纤维
现代处理器普遍采用高速缓冲存储器(Cache)来缓解处理器与主存储器之间的性能差距。然而,Cache的访问速度随容量的增大而降低,对于频率要求与处理器核几乎保持同频的L1 Cache而言,其容量注定不能很大,从而限制了高性能处理器的发展。因此,探索Cache容量和频率之间的平衡,设计高频的大容量Cache具有重要的现实意义。此外,随着集成电路技术的发展,人们对于处理器性能的需求日益提高,多核乃至众
磁随机存储器(MRAM)是一种基于电子自旋性质实现信息非易失性存储的新型存储设备,是下一代通用存储器解决方案的有力竞争者。本文针对MRAM关键刻蚀工艺中集成密度和刻蚀停止终点两个方面开展相关研究工作。首先设计了一种高密度MRAM刻蚀工艺的优化方案,实现了磁隧道结(MTJ)单元侧壁刻蚀角度的改善以及存储阵列集成度的提升;针对刻蚀停止终点问题,提出了一种预测方法,该方法用于准确预测不同刻蚀条件下的刻蚀
作为第三代半导体的一员,AlGaN的研究和发展已取得重大进步,同时基于此材料的紫外探测器也得以空前发展。由于各类型AlGaN基紫外探测器(Ultra-violet photodetector,UV PD)具备不同的结构和工作原理,其光增益性能也有所不同。为进一步了解相关探测器的增益机制并拓宽AlGaN材料的应用范围,本文设计了不同结构的AlGaN基紫外探测器,包括日盲紫外雪崩光电二极管(avala
细菌具有高度的适应性和可再生性,易导致食物、医疗设备等污染进而引起严重的感染疾病。作为临床上常用于治疗这一疾病的方法,抗生素的过度使用导致了耐药菌的出现,削弱了治疗效果。光线治疗,尤其是光热治疗和光动力治疗,因抗菌谱广以及无耐药性等优势成为了极具应用前景的治疗手段。然而,大多治疗体系基于光热转化试剂和光敏剂的简单组合,需要双波长激发,易导致治疗不同步以及副作用叠加等问题。此外,大多数治疗剂水溶性差
目的:探讨基于健康行为互动模式的干预方案在早期宫颈癌术后合并盆底功能障碍性疾病患者盆底康复中的应用效果。方法:本研究选取无锡市某三级甲等医院妇科收治的128例早期宫颈癌术后合并盆底功能障碍性疾病的患者,采用随机数字表法将其分为试验组和对照组。试验组(64例)采取基于健康行为互动模式的盆底康复干预方案,对照组(64例)接受常规盆底护理干预方案。本研究干预周期为3个月,在干预前、干预1个月后、干预3个
Viterbi算法是一种基于网格图的最佳序列译码算法,该算法以其优良的纠错性能广泛应用于各种通信系统中,但随着通信技术的发展,出现了多种通信标准,这些标准在进行信道编码纠错时,大多数采用卷积码与Viterbi算法相结合的编码方式。每个标准都有不同的编码形式,每种形式都对译码器提出了不同的要求。另外,制造商对构建可以在多种标准下运行的通信设备或系统有着浓厚的兴趣。这意味着通信设备既要兼容这些通信标准