基于電磁超材料的類電磁誘導(dǎo)透明特性研究.pdf

1、電磁誘導(dǎo)透明(electromagnetically induced transparency,EIT)是原子系統(tǒng)中的相干過(guò)程，使得原本不透明的介質(zhì)在吸收區(qū)域中誘導(dǎo)出尖銳的透射窗口，同時(shí)伴隨著強(qiáng)慢光特性和選頻特性。這些特性使得EIT在慢光、光信號(hào)處理、光存儲(chǔ)、傳感器、量子開(kāi)關(guān)和四波混頻等領(lǐng)域存在廣泛的應(yīng)用。然而，EIT的產(chǎn)生需要低溫和高強(qiáng)度激光等苛刻的條件，極大地限制了EIT的應(yīng)用。2008年，X.Zhang課題組在太赫茲波段用超材料實(shí)

2、現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明。從此之后，用電磁超材料實(shí)現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明獲得了廣泛的關(guān)注。為了區(qū)分傳統(tǒng)的EIT，基于電磁超材料的類電磁誘導(dǎo)透明簡(jiǎn)寫(xiě)EIT-like(analogy of electromagnetically induced transparency)。與傳統(tǒng)的EIT比較，EIT-like在室溫就可以獲得，不需要苛刻的實(shí)驗(yàn)條件。通過(guò)調(diào)節(jié)單元諧振結(jié)構(gòu)的尺寸和耦合距離，就可以獲得滿足需要的EIT-like透射窗口。另外，用電磁超材料來(lái)模擬原子

3、系統(tǒng)的EIT，為研究EIT提供了一種新的途徑。本文主要對(duì)已存在耦合方式的基礎(chǔ)上提出了兩種新的耦合方式，獲得大的群折射率和大帶寬延時(shí)積。另外，利用環(huán)形諧振的高Q值(Q factor)來(lái)實(shí)現(xiàn)低損EIT-like和利用非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定極化角度極化不敏感EIT-like。最后，研究4個(gè)開(kāi)口環(huán)諧振器(SRR)的空間位置分布對(duì)Q值的影響，提出了一種裁剪EIT-like傳輸窗口Q值的方法。
　　本論文的創(chuàng)新性工作及成果主要包括以下幾個(gè)方

4、面：
　　1、提出了一種新的耦合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)EIT-like，這種新的耦合方式是同時(shí)激勵(lì)電諧振和磁諧振耦合方式。當(dāng)橫切線和SRR(split ring resonator)面對(duì)面放置，入射電場(chǎng)方向沿著橫切線的徑向和入射磁場(chǎng)方向垂直于SRR時(shí)，電諧振和磁諧振被同時(shí)激勵(lì)起。橫切線和SRR之間的破壞性干涉導(dǎo)致EIT-like傳輸窗口的產(chǎn)生，并并伴有大的群折射率，同時(shí)具有強(qiáng)的慢光效果。這種同時(shí)激勵(lì)電諧振和磁諧振的耦合方式不同于已存在的電諧振

5、近場(chǎng)耦合磁諧振等耦合方式。與電諧振近場(chǎng)耦合磁諧振的耦合方式比較，同時(shí)電諧振和磁諧振的耦合方式具有大的耦合距離和大的群折射率。
　　2、提出了另一種新的耦合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)EIT-like，這種新的耦合方式是磁諧振近場(chǎng)耦合為電諧振。6個(gè)SRR組合在一起形成一個(gè)低Q值的磁諧器，6個(gè)SRR和橫切線放在一個(gè)平面上。當(dāng)磁場(chǎng)方向垂直于SRR，電場(chǎng)方向垂直于橫切線的徑向時(shí)，6個(gè)SRR的磁諧振被激勵(lì)的同時(shí)橫切線的電諧振不能被激勵(lì)，通過(guò)近場(chǎng)耦合距離，橫切

6、線的電諧振也被激勵(lì)起，兩者之間的破壞性干涉導(dǎo)致EIT-like傳輸窗口的產(chǎn)生，并伴隨著大的帶寬延時(shí)積，在通信系統(tǒng)中有潛在應(yīng)用。
　　3、獲得了低損耗類電磁誘導(dǎo)透明。環(huán)形諧振器能夠把能量局限在介質(zhì)板中，使得諧振器具有較高的Q值。用電磁超材料實(shí)現(xiàn)了平面環(huán)形諧振器，并把環(huán)形諧振器應(yīng)用到EIT-like設(shè)計(jì)中去，實(shí)現(xiàn)了低損EIT-like。環(huán)形諧振器作為暗模諧振器，破壞性干涉過(guò)程發(fā)生時(shí)，能量聚集在環(huán)形諧振器上，使得能量輻射不出去，獲得了低

7、損的特性。
　　4、實(shí)現(xiàn)了對(duì)類電磁誘導(dǎo)透明極化特性的調(diào)控。用非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了裁剪EIT-like傳輸窗口的極化特性，即在特定的極化角度使得EIT-like傳輸窗口具有極化不敏感性。方環(huán)諧振器在特定的極化角度具有極化不敏感特性，兩個(gè)橫切線互相垂直放置時(shí)也具有特定極化角度極化不敏感特性，當(dāng)兩者通過(guò)近場(chǎng)耦合距離的相互耦合時(shí)導(dǎo)致了在特定的極化角度具有極化不敏感性。
　　5、獲得了一種通用調(diào)節(jié)類電磁誘導(dǎo)透明Q值的方法。研究了4個(gè)S