太赫兹波段主动可调类电磁诱导透明超材料特性研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:loughtjiang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)效应是一种原子物理现象,表现为材料对入射波的吸收率降低,呈现出“透明”。传统的实现条件需要超低温和强光泵浦,严重限制了其应用,而超材料可以避免严苛的条件实现类EIT。目前太赫兹波段的类EIT超材料大多为被动调控,不能满足实际应用要求。研究主动可调的类EIT超材料,在光缓存、传感器、调制器等领域具有重要意义。本论文研究了基于石墨烯和砷化镓的超材料结构,探讨了太赫兹波段的主动可调类EIT超材料的相关特性,主要工作如下:1、研究了一种基于石墨烯材料的对入射波的偏振方向和入射角度不敏感的主动可调类EIT超材料结构。首先利用石墨烯条和两个L形石墨烯谐振单元构成超材料结构,明-明模式耦合形成了类EIT效应。然后将图案进行旋转和镜像,得到由十字形结构和4L形结构组成的超材料结构。探究了该超材料结构产生类EIT效应的物理机制,并进一步分析了超材料结构的几何参数、入射波的偏振方向和入射角度对透明窗口的影响,可以有效地应用于全向器件的制作。研究了该超材料结构的主动可调性,控制石墨烯材料的费米能级可实现对透明窗口的主动调控。计算得出在所设定的石墨烯费米能级调节范围内,该超材料结构的折射率灵敏度最高可达411 GHz/RIU,最大群时延可达0.81 ps,可在高灵敏度折射率传感方面发挥重要作用,并且在光缓存领域具有应用潜质。2、设计了一种基于石墨烯材料的双波段可选调控类EIT超材料结构。将两个双开口石墨烯环与石墨烯条进行暗-明-暗模式耦合,分别在1.19 THz和1.57 THz处同时产生了透明窗口。通过拆分结构,结合三粒子耦合模型分析了超材料结构实现双波段透明窗口的原因,研究了开口环开口大小、开口环结构与石墨烯条之间距离对透明窗口的影响。通过调节石墨烯材料的费米能级实现了透明窗口和群时延窗口的选择调控,可选调控性能优异,具有制造太赫兹波调制器的潜力。3、提出了一种由金属材料和砷化镓材料组成的超材料结构,通过调节外加红外光强度,耦合模式从明-暗模式变为明-明模式,先后在0.91 THz和1.59 THz附近产生了明显的类EIT效应。结合电场电流分布分析了两个波段透明窗口形成的物理机制,探究了砷化镓宽度及两种结构之间的距离对两个透明窗口的影响,计算出两个透明窗口的最大群时延分别可达4.64 ps和2.18 ps,折射率灵敏度分别为103 GHz/RIU和133 GHz/RIU,在光信息处理方面具有巨大的应用价值,并具有折射率传感的能力。
其他文献
近年来随着铁路运输行业的发展,货运量随之上涨,货运线路和货运列车数量不断增加,如何有效降低货运列车能耗已成为一个研究热点问题。本文首先提出一种以列车准点和节能为优化目标,考虑控制工况转换原则的自适应差分进化算法列车运行速度曲线进行优化。为提高优化算法的计算速度,本文进一步考虑货运列车的长度和重量提出改进的坡度等效方法,以列车准点和节能为优化目标,基于庞特里亚金极大值原理设计一种三区段滚动优化曲线算
学位
高速公路网是经济发展的命脉所在,为了降低交通事故导致的拥堵所产生的负面影响,必须动态分析和预测事故后的交通态势演变,准确理解并直观呈现交通态势的演进过程,从而辅助高速公路管理部门进行态势研判,采取有效的管控手段进行拥堵治理和控制。交通事故对交通态势推演的影响具有多样性和复杂性,以交通大数据为基础的神经网络方法为交通态势研究提供了一种新的建模思路,本文通过构建考虑交通事故固有特征和时空特征的交通流预
学位
近年来,在国家对教育事业的大力支持下,高等教育的普及程度越来越高,招生规模显著扩大,2021年研究生招生规模较2010年甚至增长了118.77%,导致高校导师所需指导的学生人数增加,学生指导工作压力增大。学生指导工作是影响人才培养质量的重要因素,除学生人数增加导致的学生指导工作压力增大外,当前的学生指导工作亦缺乏过程化管理与记录。如何通过信息化手段提升指导的过程化管理是当前工作的重中之重。然而当前
学位
我国在加快推进城市化建设的过程中,城市的规模持续扩大,人口不断增多,人民出行需求也随之迅速增长,城市交通因此面临着巨大的压力和挑战。城市轨道交通在引领和优化城市布局、满足人民出行需求、缓解城市交通拥堵、促进经济社会发展等方面,发挥了重要作用。城轨已经成为改善居民生活品质、连接城市生产和消费、提升人民幸福感的重要载体。在快速发展的现状下,城轨路网中站与站、站与线,以及线与线之间的关系变得更为密切和复
学位
我国城市轨道交通正处于高速发展阶段,各制式的城市轨道交通系统在居民的日常出行中扮演着愈来愈重要的角色。近年来,单轨交通凭借其工程适应性强、造价低、建设周期短等特点在我国多地得到了应用。在单轨交通投运里程逐年提升的大背景下,其安全问题不容忽视。单轨交通特殊的制式给运营安全带来了巨大的挑战。除起火、相撞等事故外,国外曾发生多起单轨列车在区间失去动力导致乘客被困的情况。由于单轨交通线路结构与沿线环境隔绝
学位
随着航空工业的发展和观测技术的进步,航空遥感图像在军事和生活中的应用愈加广泛,而遥感图像目标检测是其具有重要的研究价值的应用之一,受到国内外学者的广泛关注和研究。传统的目标检测方法针对水平视角成像的图像进行检测,而航空图像由于特殊的鸟瞰成像视角,相较于传统的目标检测图像,具有方向任意、背景复杂、目标实例尺度变化大和分布密集的特点。若对航空遥感图像直接采用传统的目标检测方法,会存在检测结果不匹配,检
学位
近年来,由于速度快、出行便利、乘客体验良好等优势,高铁已成为人们出行的主要方式。目前我国高铁运营里程已超过4万公里,且仍在持续建设中。同时,各类智能应用的普及促进了高铁用户对无线业务需求的不断增长。为了满足这些需求,国家大力推进了5G铁路网络的建设。作为5G关键技术之一的毫米波在未来也有望被实际部署应用。然而,5G毫米波在高铁网络的应用中的诸多问题仍在研究之中。当列车穿过毫米波小区时,需要触发切换
学位
研究背景神经根型颈椎病(Cervical Spondylotic Radiculopathy,CR)是颈椎病中的最常见的病理分型,以颈痛伴单侧或双侧上肢麻木及放射性疼痛为主要表现,也可见上肢肌力、握力、皮肤感觉下降等症状。因其迁延难愈,症状易反复,对患者工作生活影响较大,且呈现出明显的年轻化、扩大化趋势,已成为目前急需解决的骨科临床问题之一。作为颈椎病保守治疗方案的重要组成部分,中医手法可纠正关节
学位
随着地面互联网、移动通信网络和卫星网络的业务不断发展,网络资源管控逐渐成为融合网络的瓶颈,主要体现统一资源感知和网络资源管控编排两个方面,还需要进一步的改进和提升。前者缺少一种统一的资源感知框架,后者缺少一种考虑多个优化目标的编排方案。针对上述问题,本文设计了一种基于带内网络遥测的一体化融合网络资源感知系统,提出了一种基于多目标优化的带内网络遥测任务编排方案,实现并验证了资源感知系统的功能和任务编
学位
随着我国机动车保有量的增加,机动车排放引起的空气污染问题愈加严重。为了及时掌握车流状况、缓解交通污染,有必要进行道路交通量预测及环境影响研究。在现有的交通量预测研究中,往往采用固定权重表示预测节点与相邻节点的关系,也很少考虑时空维度上节点之间的联系;在研究交通量对空气污染影响时,大多集中于分析污染物浓度与交通量的关联度,鲜有关于两者滞后效应的研究;在交通污染浓度预测中还存在多监测点污染浓度时空特征
学位