一种金属-介质混合双层超材料类电磁诱导透明装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属

【技术实现步骤摘要】
一种金属
‑
介质混合双层超材料类电磁诱导透明装置


[0001]本专利技术涉及一种金属
‑
介质混合双层超材料类电磁诱导透明(类EIT)装置，属于超材料


技术介绍

[0002]在电磁场的作用下使原来不透明的材料变得透明的现象称为电磁诱导透明(EIT)。近年来超材料类EIT效应引起了学者们的广泛关注。超材料的类EIT有两种实现方式，一是明模
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明模相互作用，二是明模
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暗模相互作用。明模是指能直接被入射电磁波激发谐振模，暗模是指不能直接被入射电磁波激发谐振模。对窄带类EIT响应来说，两个谐振模之间品质因子(Q)对比度和失谐程度能直接影响透明窗口的形状和带宽。
[0003]单层超材料中往往不易解决两个谐振模的失谐问题。而双层超材料便于独立设计两个高低Q谐振，为便于调节类EIT提供了可能；双层超材料还可以灵活改变两层之间距离来调控两个谐振模的耦合作用，便于调节类EIT的带宽。目前，还没有报道利用一维介质超材料与二维金属超材料组合成的双层超材料来产生类EIT。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种金属
‑
介质混合双层超材料类电磁诱导透明装置，提供产生类电磁诱导透明的新技术。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种金属
‑
介质混合双层超材料类电磁诱导透明装置，包括基底，以及位于基底上下两个表面的金属线和长方体介质棒，金属线呈二维周期性分布，长方体介质棒呈一维周期性分布，金属线的其中一个周期与长方体介质棒的宽度方向的周期相同，金属线的另一个周期方向与长方体介质棒的宽度方向垂直。
[0007]金属线和长方体介质棒在基底上下表面的位置可以互相替换，当金属线位于基底的上表面时，长方体介质棒位于基底的下表面；当长方体介质棒位于基底的上表面时，金属线位于基底的下表面。
[0008]本专利技术装置以长方体介质棒的宽度方向为x方向，以长方体介质棒的长度方向为y方向，以长方体介质棒的高度方向为z方向。本专利技术装置沿x方向的周期为P
x
，y方向的周期为P
y
；入射电磁波为z方向，入射电磁波的电场偏振方向为x方向。
[0009]在实现过程中，通过调节金属线的长度、宽度来改变金属线谐振频率Ⅰ，同时通过调节长方体介质棒的宽度、高度来改变长方体介质棒的谐振频率II；当谐振频率Ⅰ和谐振频率II相近的时候，产生类电磁诱导透明现象。
[0010]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0011](1)本专利技术装置首次实现了二维金属超材料与一维介质超材料组成的双层超材料产生类EIT效应，且类EIT响应特性对双层超材料结构之间的横向相对位置变化不敏感，该优点将有利于器件加工和工程应用。
[0012](2)本专利技术装置相对单层超材料，能够方便地调节两个谐振模之间的耦合，从而实现不同的类EIT带宽，即品质因子。
附图说明
[0013]图1为本专利技术结构示意图；
[0014]图2为本专利技术的双层超材料谐振单元结构俯视图；
[0015]图3为图1所示的装置的透过率谱曲线图；
[0016]图4为图1所示的谐振装置的基底厚度t在一定范围内发生改变时的类EIT透过率峰值和品质因子曲线图；
[0017]图5为图1所示的谐振装置的双层超材料结构之间横向相对位置S
x
在一定范围内发生改变时的类EIT透过率峰值和品质因子曲线图。
具体实施方式
[0018]以下结合附图进一步详细说明本专利技术。
[0019]图1和图2示出了本专利技术的一种金属
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介质混合双层超材料类电磁诱导透明装置的结构。如图1和图2所示，金属
‑
介质混合双层超材料类电磁诱导透明装置包括基底2、位于基底2表面的金属线1和位于基底2另一表面的长方体介质棒3，金属线呈二维周期性分布，长方体介质棒呈一维周期性分布，金属线的其中一个周期与长方体介质棒的宽度方向的周期相同，金属线的另一个周期方向与长方体介质棒的宽度方向垂直。由于长方体介质棒的长度方向没有周期，因此，双层超材料在该方向的周期由金属线的周期决定。如图1所示，以长方体介质棒3的宽度方向为x方向，以长方体介质棒3的长度方向为y方向，以长方体介质棒3的高度方向为z方向。本专利技术装置的结构沿x方向的周期为P
x
，y方向的周期为P
y
。入射电磁波为z方向，入射电磁波的电场偏振方向为x方向。l1为金属线1的长度,w1金属线1的宽度，h1为金属线1的厚度；t为基底2的厚度；w2为长方体介质棒3的宽度，h2为长方体介质棒3的高度；S
x
为双层超材料结构之间的横向相对位移。
[0020]本专利技术在实现过程中，通过改变金属线长度l1、宽度w1来调节金属线超材料的电偶极谐振频率I；通过改变长方体介质棒的宽度w2和高度h2来调节长方体介质棒超材料的环偶极谐振频率Ⅱ；当电偶极谐振频率I与环偶极谐振频率Ⅱ相近的时候，两个谐振模发生近场耦合实现类电磁诱导透明现象。通过基底厚度来调节类电磁诱导透明谐振的品质因子。
[0021]通过改变基底厚度t可以改变两个谐振子之间的距离，进而改变两个谐振子的耦合程度。随着基底厚度的增加，两个谐振模之间的耦合变弱，类EIT的带宽减小，品质因子增加。
[0022]以下以具体的实施例来说明本专利技术的技术效果。
[0023]将本专利技术装置在太赫兹波段进行仿真模拟，电磁波为正入射，入射电磁波的电场偏振方向为x方向。基底2的材料为聚合物，介电常数为2.13；位于基底2一侧表面的金属线1的材料为银；位于基底2另一侧表面的长方体介质棒3的材料为硅，介电常数为11.9。
[0024]本专利技术装置的结构沿x方向的周期P
x
＝450微米，沿y方向的周期P
y
＝450微米。金属线1的长度l1为260微米，金属线1的宽度w1为100微米，金属线1的厚度h1为0.2微米(金属中表面到电流密度下降到表面电流密度的0.368(即1/e)的厚度为趋肤深度。趋肤深度的公式
为其中，f为谐振频率，μ为金属材料的磁导率，γ为金属材料的电导率。当金属线的厚度大于趋肤深度时，增加金属的厚度对谐振无影响。因此，长方形金属线1的厚度h1大于银的趋肤深度即可，在此波段，经计算，银的集肤深度为0.11纳米)；长方体介质棒3的宽度w2为155微米，长方体介质棒3的高度h2为100微米；基底2的厚度t为150微米；双层超材料结构之间横向相对位置S
x
＝0微米。
[0025]当本专利技术结构的尺寸参数为上述参数时，在0.36THz到0.44THz范围内计算得到的单独二维分布金属线超材料(曲线1)、单独一维分布长方体介质棒超材料(曲线2)、双层超材料(曲线3)的透过率谱曲线如图3所示。其中，单独一维分布长方体介质棒超材料没有谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属
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介质混合双层超材料类电磁诱导透明装置，其特征在于，包括基底(2)，以及位于所述基底(2)上下两个表面的金属线(1)和长方体介质棒(3)，所述金属线(1)呈二维周期性分布，所述长方体介质棒(3)呈一维周期性分布，所述金属线(1)的其中一个周期与所述长方体介质棒(3)的宽度方向的周期相同，所述金属线(1)的另一个周期方向与所述长方体介质棒(3)的宽度方向垂直。2.根据权利要求1所述的一种金属
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介质混合双层超材料类电磁诱导透明装置，其特征在于，金属线(1)位于基底(2)的上表面，长方体介质棒(3)位于基底(2)的下表面。3.根据权利要求1所述的一种金属
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介质双层超材料类电磁诱导透明装置，其特征在于，长方体介质棒(3)位于基底(2)的上表面，金属线(1)位于基底(2)的下表面。4.根据权利要求2或3所述的一种金属
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介质混合双...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪治，贺凤艳，刘建军，井绪峰，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：