[發(fā)明專利]一種全介質超材料類EIT諧振裝置

有效

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• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106887665B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發(fā)明（設計）人: 洪治;隋傳帥;郎婷婷;李向軍;井旭峰;韓冰心
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01P7/10
• 分類號: H01P7/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

本發(fā)明公開了一種全介質超材料類EIT諧振裝置，包括平板波導和二維周期性介質諧振器，所述平板波導包括第一介質層，所述二維周期性介質諧振器由置于第一介質層的上表面且呈二維周期性分布的長方體介質條構成，所述長方體介質條的折射率大于所述第一介質層的折射率。二維周期性介質諧振器本身具有諧振特性，根據(jù)Mie諧振原理可以產生一系列的Mie諧振。另外，二維周期性介質諧振器又具有類光柵作用，可使入射波發(fā)生衍射并與平板波導導模耦合。通過操控Mie諧振和導模諧振的相互作用，可以產生類EIT效應。使用本發(fā)明所述的全介質超材料類EIT諧振裝置，可以實現(xiàn)高品質因子諧振和高諧振強度，從而得到高的群折射率。

技術領域

本發(fā)明屬于超材料技術領域，尤其涉及超材料類EIT(電磁誘導透明)諧振裝置。

背景技術

超材料是一種人工設計制作的亞波長周期性諧振結構材料，由于可以獲得自然界介質不能獲得的特性，在負折射率、隱身衣、傳感、濾波器件等領域具有非常重要的應用。與金屬超材料相比，全介質超材料由于沒有金屬歐姆損耗的影響，可以獲得更高的諧振品質因子和諧振強度。

電磁誘導透明(EIT)是一種重要的物理現(xiàn)象，由多原子系統(tǒng)中的能級間干涉而產生。這種EIT現(xiàn)象具有強色散的特點，因此在這個區(qū)域伴隨著很大的群折射率，可實現(xiàn)電磁波調控、降低光速、進行光的操作和存儲等。

超材料的類EIT效應是指通過超材料模擬原子系統(tǒng)實現(xiàn)的類似電磁誘導透明的現(xiàn)象。此效應需要由半高寬一寬一窄的兩個諧振相互耦合來產生。因此在超材料的一個諧振周期內需要存在兩個諧振單元。這些諧振單元一般都是二維金屬結構。但是由于金屬損耗的存在，超材料諧振裝置的Q值(quality factory，品質因子，諧振峰中心波長除以諧振峰半高全寬)和諧振強度無法同時提高，嚴重限制了超材料類EIT諧振裝置在各個方面的應用。平板波導的導模(傳輸模式)具有較窄的半高寬，可以取代窄帶諧振單元，簡化結構并避免部分金屬損耗。由二維周期分布的金屬線條和平板波導構建的類EIT諧振裝置由于結構簡單，設計和制作都比較方便，是產生類EIT現(xiàn)象的首選方案之一。但是其仍然無法完全避免金屬損耗對Q值的影響。因此如何同時提高Q值和諧振強度，進而提高群折射率(groupindex)、增強電磁波與物質相互作用成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種全介質超材料類EIT諧振裝置，其諧振品質因子得到大幅提高，同時保持了高的諧振強度，為高群折射率的實現(xiàn)提供了更加可行的方案。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是：

本發(fā)明的一種全介質超材料類EIT諧振裝置包括平板波導和二維周期性介質諧振器，所述平板波導包括第一介質層，所述二維周期性介質諧振器由置于第一介質層的上表面且呈二維周期性分布的長方體介質條構成，所述長方體介質條的折射率大于所述第一介質層的折射率。

本發(fā)明的另一種全介質超材料類EIT諧振裝置由平板波導和二維周期性介質諧振器組成，所述平板波導包括第一介質層，所述二維周期性介質諧振器由置于第一介質層的上表面且呈二維周期性分布的長方體介質條構成，所述長方體介質條的折射率大于所述第一介質層的折射率。

進一步地，本發(fā)明所述平板波導還包括第二介質層，且第二介質層的折射率小于第一介質層的折射率，所述第一介質層置于第二介質層的上表面。

進一步地，所有長方體介質條的寬邊均與入射電磁波的偏振方向平行，所有長方體介質條的長邊均與入射電磁波的偏振方向垂直。

進一步地，本發(fā)明所述長方體介質條的長度和寬度分別滿足以下條件：n·a＝1.95λ,0.74λ≤n·b≤1.19λ，其中，a表示長方體介質條的長度，b表示長方體介質條的寬度，n表示長方體介質條的折射率，λ表示入射電磁波在真空中的波長。

進一步地，本發(fā)明所述長方體介質條的寬度滿足以下條件：n·b＝1.19λ。