多頻負(fù)折射率超材料的設(shè)計(jì)與制備.pdf

1、負(fù)折射率作為一種奇特的電磁現(xiàn)象引發(fā)了廣泛的研究熱潮；其潛在應(yīng)用，如光學(xué)隱身、超透鏡及完美成像等，更是激發(fā)了對(duì)負(fù)折射率超材料的研究。為更好的將負(fù)折射率超材料應(yīng)用于實(shí)際，一個(gè)主要的任務(wù)是開發(fā)工藝簡單、多頻、極化不敏感的負(fù)折射率超材料。理論分析（前人的研究）表明：極化不敏感主要與超材料的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常為90°偏振不敏感；對(duì)于垂直入射，要求結(jié)構(gòu)與入射方向呈金屬-介質(zhì)-金屬的“三明治”結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)負(fù)折射率超材料的進(jìn)一步研究主要集中于如何實(shí)現(xiàn)

2、多頻負(fù)折射率。值得注意的是，目前對(duì)太赫茲波段多頻負(fù)折射率超材料的研究更是歷歷可數(shù)，且多為雙頻響應(yīng)，三頻負(fù)折射更是不足。傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)多頻負(fù)折射率的方式中，一種最簡單高效的方法是將多種不同結(jié)構(gòu)的磁諧振單元進(jìn)行組合。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本文從單個(gè)磁諧振單元入手，運(yùn)用有限元模擬軟件COMSOL Multiphysics對(duì)其電磁參數(shù)進(jìn)行表征；進(jìn)一步，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)單元的尺寸以優(yōu)化其工作范圍與諧振頻數(shù)，獲得了較好的結(jié)果。
　　通過傳輸譜與S參數(shù)反演法對(duì)

3、單個(gè)磁諧振單元的電磁參數(shù)進(jìn)行表征，與相關(guān)文獻(xiàn)的對(duì)照證明了S參數(shù)反演法的正確性。為克服有限元算法對(duì)計(jì)算資源消耗大的缺點(diǎn)，基于磁諧振單元幾何對(duì)稱性對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)稱簡化，并通過場(chǎng)分布對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行特定網(wǎng)格剖分，從而有效提高了計(jì)算效率。
　　通過對(duì)回字形環(huán)形結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，獲得其對(duì)負(fù)磁導(dǎo)率強(qiáng)度及諧振位置的影響規(guī)律。以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了一種工作于近紅外雙回子環(huán)漁網(wǎng)嵌套結(jié)構(gòu)，并使其工作范圍擴(kuò)展到太赫茲頻段。根據(jù)平面諧振結(jié)構(gòu)，首次設(shè)計(jì)出十字

4、環(huán)負(fù)磁諧振結(jié)構(gòu)，并與十字環(huán)與漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行同周期嵌套，實(shí)現(xiàn)了一種工作于太赫茲波段的極化不敏感的雙頻負(fù)折射結(jié)構(gòu)。
　　另外，通過對(duì)回字形環(huán)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了另外一種全新負(fù)磁諧振結(jié)構(gòu)，將其與十字架與十字環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合首次實(shí)現(xiàn)了三頻負(fù)磁諧振結(jié)構(gòu)。通過理論計(jì)算分析，找到了無法通過金屬與石墨烯直接接觸實(shí)現(xiàn)負(fù)折射率調(diào)控的原因。
　　最后，通過光刻試驗(yàn)，探索出勻膠機(jī)的低檔與高檔的轉(zhuǎn)速與時(shí)間對(duì)膜厚的影響規(guī)律，探究出曝光時(shí)間、顯影時(shí)間及前烘