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《哈尔滨工业大学》 2014年
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电磁感应透明超介质研究

朱磊  
【摘要】:在超介质中模拟实现电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparence,EIT)现象近年来受到了电磁界的日益关注,是目前超介质研究领域的热点问题之一。然而,具有EIT效应的超介质(简称EIT超介质)作为一门新兴科学还有很多问题需要解决。相比于其它超介质,EIT超介质具有更为特殊的工作机制,这致使优化EIT超介质的电磁性能具有重要的理论研究价值和现实指导意义。因此,本论文以微波段EIT超介质电磁激发机理研究为切入点,采用机械振子模型、等效电路模型深入分析了超介质中EIT效应的产生物理机制和关键性影响因素,研究了EIT超介质的构造方法,并完成了EIT超介质在微波器件应用中的性能测试和实验验证。首先,本文针对超介质中EIT效应的电磁激发机理展开研究,从不同角度建立了EIT超介质结构吸收功率解析模型,深入分析了超介质中EIT效应的产生原因和影响因素,探索了EIT超介质的工作机制和激发机理,并利用Matlab仿真工具对所建立的解析模型进行了仿真验证与分析。其次,本文针对微波段EIT超介质构造方法进行研究,在EIT超介质电磁机理研究基础上,提出了具有优良电磁特性的三种不同类型EIT超介质构造方法,即多通带EIT超介质、可调谐EIT超介质以及基于微带线耦合EIT超介质的构造方法。文中利用数值仿真和实验测试证实了上述EIT超介质构造方法的正确性。再次,本文利用EIT效应的高透波率和强色散特性在微波段设计了一种基于EIT超介质的极化变换器。所设计的超介质结构对于x极化和y极化入射波,在9.2GHz的传输幅度相等(~0.72),传输相位差约为90,因而高度透明的线-圆极化变换能够应用EIT超介质结构来实现。此外,基于EIT超介质的极化变换器厚度超薄,仅为0.017?,比目前已报道的极化变换器厚度减少了2/3。文中利用数值仿真和实验测试证明了所设计极化变换器的正确性。最后,本文基于EIT效应的强色散特性,研究了EIT超介质的窄带变极化特性。本文设计的EIT超介质结构能在一个极窄频率间隔内(相对带宽1.3%),通过改变工作频率实现线-圆极化、线-椭圆极化和线-线极化之间的切换。文中利用数值仿真和实验测试证明了所设计的EIT超介质具有窄带变极化特性。本论文从上述几个方面通过探索EIT超介质的电磁激发机理,总结归纳了微波段EIT超介质的构造规律和实现方法,并完成了EIT超介质在微波器件应用中的实验验证,对未来微波器件的实现具有重要指导意义。本论文的研究成果不仅有助于人们更加深入地理解EIT超介质电磁激发机理,而且还促进了EIT超介质在实际应用中的快速发展,对推动EIT超介质向更深层次发展具有重要的科学研究意义和实际价值。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN61;TN624

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1 朱磊;电磁感应透明超介质研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
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