【摘 要】
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等离子体超材料是一种人造材料,具有体积小、易集成等特点,近些年已成为来纳米光子学的研究热点之一,并被广泛应用在飞机隐身、光热转换、生化探测、电磁成像、射频和天线等领域中。本文以设计高性能等离子体器件为目标,主要进行了以下工作:(1)设计了一种基于纳米盘阵列的宽带吸收体。由于结构产生的局域表面等离子体共振、传输表面等离子体共振和法布里腔的协同作用,使得吸波体中阻抗与自由空间中的阻抗完美匹配。结构在可
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等离子体超材料是一种人造材料,具有体积小、易集成等特点,近些年已成为来纳米光子学的研究热点之一,并被广泛应用在飞机隐身、光热转换、生化探测、电磁成像、射频和天线等领域中。本文以设计高性能等离子体器件为目标,主要进行了以下工作:(1)设计了一种基于纳米盘阵列的宽带吸收体。由于结构产生的局域表面等离子体共振、传输表面等离子体共振和法布里腔的协同作用,使得吸波体中阻抗与自由空间中的阻抗完美匹配。结构在可见光和中红外范围内的平均吸收超过了98.4%,而且此结构对极化不敏感并具有广角吸收的特点。仿真结果表明,该纳米结构在热成像和光伏发电等领域也具有巨大的应用前景。(2)提出了一种基于2D超材料的宽带吸波体。由金属-介质-金属和多层金属-介质层组成的结构在0.4-5μm的波长范围内,平均吸收为97.5%,工作带宽为4.6μm。阻抗计算结果证明了该结构在工作的波长范围内更有利于在超材料结构和自由空间之间实现阻抗匹配。并且还研究了结构参数、金属-介质的层数和斜入射对吸收特性的影响。(3)设计了一种由多层金属-介质薄膜层构成的超宽带吸波体。这种无须光刻的结构不仅容易制造,价格便宜,稳定性强,而且还展现出了良好的宽带吸收特性。同时对于不同的工作频段,还给出了最优的几何尺寸。
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