【摘 要】
：
太赫兹波在电磁波谱中的位置独特,处于微波和红外波之间,是宏观电子学与微观光子学的关键交叉节点,因此其兼具长波与短波电磁波的优点。太赫兹波的光谱特性使其在医疗、雷达和通信中具有很强的潜在应用价值。过去的三十年中,大功率太赫兹源与高灵敏度太赫兹探测器在科研人员的不懈努力下已经取得了长足发展。但是受制于自然界中对太赫兹波具有良好响应的天然材料较为稀少,太赫兹功能器件与相关设备的开发进程相对落后。功能器件
论文部分内容阅读
太赫兹波在电磁波谱中的位置独特,处于微波和红外波之间,是宏观电子学与微观光子学的关键交叉节点,因此其兼具长波与短波电磁波的优点。太赫兹波的光谱特性使其在医疗、雷达和通信中具有很强的潜在应用价值。过去的三十年中,大功率太赫兹源与高灵敏度太赫兹探测器在科研人员的不懈努力下已经取得了长足发展。但是受制于自然界中对太赫兹波具有良好响应的天然材料较为稀少,太赫兹功能器件与相关设备的开发进程相对落后。功能器件的缓慢发展已经极大的阻碍了太赫兹系统的集成和进一步研发。超表面作为一种人工设计的结构阵列,通过单元微结构与电磁波的相互作用来定义超表面的宏观电磁属性,实现特定的电磁响应现象。其中太赫兹超表面由于能够完美的解决太赫兹波段功能材料缺乏的难题,已经成为太赫兹功能器件研究的重要方向。本文主要研究太赫兹超表面的结构设计,探索不同天然材料与超表面的结合效果,进而实现多应用场景下基于超表面的太赫兹可调器件开发,具体研究内容如下:基于等离激元诱导透明（PIT）效应设计了一种液晶太赫兹超表面并对其调制机理进行了研究。通过对表面晶格共振（SLR）模式的理论分析,利用金属切线超表面将薄膜基底晶格化,诱导出了新颖的非局域SLR;分别研究了超表面结构尺寸和材料参数对SLR模式频率与强度的影响;将薄膜结构转换成液晶盒形式,通过材料和尺寸选择令金属切线的电偶极子共振和SLR模式经过亮暗耦合在1.75THz处激发出PIT效应,突破了PIT效应需要多个谐振单元激发的限制;利用SLR强度对液晶折射率和基底折射率差值的依赖性,通过电控方式改变液晶折射率从而实现了PIT效应超过90%的大深度调制,证实了一种折射率直接控制共振强度而非共振频率位置的调制新方法。基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）在外加应力时的形变特性,设计了太赫兹波段的变周期与变形貌可拉伸超表面。分析了十字金属超表面在拉伸下的变周期特性,利用电偶极子共振的周期依赖实现了0.14 THz的频率调谐和90%的强度调制效果,利用周期敏感的磁场型SLR模式实现了2.3 THz至1.9 THz的动态调谐,高达0.4 THz的频移能力优于当前大多数太赫兹超表面。通过实验和理论结合验证了单层和双层可拉伸超表面的变形貌特性,建立了拉伸变形模型;单层超表面和双层超表面分别通过金属切线和U型环间的亮—亮模式耦合以及上层金属切线和下层金属线对间的亮—暗模式耦合激发出PIT效应;进一步通过控制各谐振单元间的耦合强度实现了对耦合诱导的PIT透明峰的调制,变形貌可拉伸超表面提供了一种新颖的PIT效应调制方法和太赫兹波调控手段。基于硅片的光电导效应设计了一种光控调制的偏振无关太赫兹超表面。分析了由圆环和开口环谐振器组成的超表面诱导的PIT效应,谐振器间的反向电流会干扰开口环上的环形电流,导致磁偶极子磁衰减,磁衰减极大地减弱了PIT效应的强度。通过将圆环和开口环连接,从根源上杜绝了反向电流的产生,成功激发出了更显著的PIT透明窗口,这种利用结构连接来抑制反向电流的方法有望在其他超表面设计中得到推广。进一步通过半环和开口环谐振器连接结构的四重旋转构建偏振无关PIT超表面,利用实验和仿真手段验证了其偏振无关能力和慢光效应。制备在硅基底上的偏振无关超表面在0.6 THz处产生显著的透明峰。透明峰随着泵浦光功率的增加而降低,实现了调制深度为36%的强度调制效果。提出了一种基于手性结构的不对称传输偏振转换太赫兹超表面。结合互易性定理和结构对称性推导出了超表面的设计方案,基于方案将各向异性双开口环和各向同性圆环组合构造出上下结构扭转90°的双层手性超表面。通过仿真发现了超表面的偏振转换能力来自于双开口环电共振和圆环磁共振的耦合作用。设计的手性超表面对沿相反方向传播的太赫兹波的响应明显不同,超表面可以有效地将正向传播的y偏振波转换为x偏振波,在1.1 THz时正交偏振透过率超过97%,转换效率高达99%,而反向传播的y偏振波却被阻断,不对称传输参数可达0.97。进一步引入具有金属-绝缘相变的VO2材料,论证了超表面偏振转换和不对称传输功能的温控调制效果。这种利用各向异性结构引入手性,各向同性结构构造反向电流的偏振转换超表面方案极大提高了相关设计的灵活度。
其他文献
人类工业活动中的大部分可利用能源以废热的形式被浪费,可采用热电器件进行温差发电,从而实现废热的再利用。调控热电材料的声电输运性质从而优化热电性能,同时设计低电阻率和高强度的电极/热电材料接头界面结构从而获得高热稳定性连接接头,是实现高能量转换效率和高可靠性热电发电器件的关键挑战。综合考虑热电性能、机械性能和高温热稳定性,方钴矿热电材料具有极大的优势和潜力。本文从材料的制备、连接和热电发电器件设计三
铝基微流道换热器因具有轻质、结构紧凑、体积小、高换热效率的优势,满足换热设备的高效、小型化和轻量化发展趋势。由于间距小,微流道的变形会显著影响冷却介质在流道内的流动及换热效率,因此在保证微流道换热器扩散连接接头强度的基础上,需要对接头变形量进行控制以实现接头的形性协同。除了扩散连接工艺参数之外,铝表面氧化膜和表面形貌是铝低温固相扩散连接不可避免的影响因素。本文首先研究了Ar离子轰击对铝表面氧化膜、
作为一种以互联网为传播媒介的电子口碑,在线评论已成为消费者购物前的重要参考信息。正是由于在线评论的重要性,商家通过采取金钱激励等策略影响消费者的评论行为,乃至诱导好评,而诱导的好评中有一部分甚至属于虚假好评。现有研究关注了金钱激励策略对评论数量、评论长度和评论情感等的影响,而鲜有关注到对消费者好评意愿与退货行为、在线虚假评论比例和商家库存决策的影响。基于此,本文通过实验设计和模型分析研究金钱激励策
蹦球系统由一竖直振动平板及在其上作一维蹦跳运动的固体球构成。作为一种典型的非线性系统,球的蹦跳运动受板的振动加速度及碰撞恢复系数所支配,表现出复杂多样的动力学行为,如周期运动、倍周期级联分岔和混沌。对这些行为产生影响的一个关键环节就是球-板的碰撞过程。在以往的研究中,通常忽略碰撞的动力学过程,仅考虑一个常数的碰撞恢复系数（小于1）并且碰撞是瞬时的（接触时间为0）。这种处理虽然会使理论分析变得相对简
超级电容器作为唯一可以实现超快速充放电的高功率储能器件,在风力发电系统、新能源汽车、智能电网、军用电源等领域有着不可替代的地位,受到了广泛的关注。基于电池型正极和电容型负极的混合超级电容器结合了电池的高容量和电容器的高功率优势,被认为是极具应用前景的新兴绿色储能器件。但是,目前电池型正极材料的开发还不够成熟,缺乏合理的微观结构设计,导致已报道的混合超级电容器整体性能仍然较低;且国外企业在该领域技术
光子学中拓扑相的概念从根本上改变人们对物质相的理解,激发了科研工作者广泛的研究兴趣。相比于光子晶体或声子晶体,电磁超材料实现拓扑相不依赖于严格的周期性结构。目前,利用电磁超材料已经实现多种新颖的物理现象,如负折射、超分辨成像、电磁隐身等。然而,基于电磁超材料实现拓扑相和探索拓扑相变等方面的研究却十分有限。本论文将以电磁超材料为研究对象,深入探讨几种不同类型电磁超材料中的拓扑相与拓扑相变,为其在光场
创新的过程和结果往往具有不确定性。作为创新主体,企业员工的创新工作行为对创新绩效有重要影响,是创新成果产生的必要条件,员工创新工作行为成为组织创新的关键因素。然而,以往研究表明要建立可靠模型分析员工行为并促进创新并非易事,创新可能受个体和外部环境因素及其交互作用影响。因此,如何促进员工创新工作行为一直是学术界研究热点。投入感理论可以为解决上述问题提供新的方向。员工工作投入感有助于促进自身发展和组织
面向新一轮科技革命下的骤变环境,创新引领着技术导向的跨界资源整合。作为创新的前提,工作场所的创造力,由于能够产生关于产品,程序或服务的新颖和有用的想法,提供了创新所需的原材料,已成为当今组织全球化竞争的核心因素。组织创新一般从个体层面的创造性思维和主动行为开始,员工是创新过程的重要组成部分,代表了一个有潜力在多个层面发展和促进创新的创意库,员工的创意和随后的实施工作共同构成创新。因此,当前的学者和
信息时代的发展离不开数据的存储和传输,具有高带宽、低损耗的光子学器件应运而起。然而衍射极限限制了光子学器件的进一步小型化和集成化,表面等离激元（Surface Plasmon Polariton,SPP）的深化研究为这一局面带来了转机。SPP在导体与电介质界面附近传播,将能量局域于界面附近亚波长的范围内,因此可以突破衍射极限限制。近年来,基于SPP的器件在数据存储、传感器、太阳能电池等方面获得了广
同伴互评作为一种以学习者为主体的教学方式已被广泛应用于教学实践。相较于传统的教学模式,同伴互评可以有效创建知识交互情境帮助学习者扩展知识学习路径从而有效促进其学业绩效。然而,作为知识建构的主体,同伴互评中学习者知识反馈的参与意愿有时并不高,同伴互评对学习者学业绩效的促进效果并不理想。如何促进学习者参与知识反馈,并进而促进学习者学业绩效尚未得到有效检验。本研究对同伴互评学习者参与知识反馈的影响机制,