[發明專利]一種低損耗及頻率可重構型類電磁誘導透明裝置

在審

• 申請號: 202111312028.5
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN113904122A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 李海明;張幼誠;劉智遠
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 張玉紅

本發明公開了一種低損耗及頻率可重構型類電磁誘導透明裝置，通過同時電?磁激發的明?明模耦合方式，有效抑制了散射損耗，得到了低損耗類電磁誘導透明，同時由于單元結構的中心對稱，具有了極化不敏感特性。通過加載固態等離子體單元，利用其在一定偏置電壓下的類金屬特性，可以改變諧振單元的諧振頻率，實現類電磁誘導透明的頻率可重構特性。

技術領域

本發明屬于電磁超材料領域，涉及一種低損耗及頻率可重構型類電磁誘導透明裝置。

背景技術

電磁誘導透明是三維原子系統中一種重要的干涉相消現象，能夠使得在原本的吸收光譜內出現高Q值得的透射窗口。同時，在透射窗口內，相位具有極其強烈的色散變化，使得電磁誘導透明具有慢光效果。高Q值和慢光效果使得電磁誘導透明在傳感器領域和光子通信領域存在廣泛的應用。需要注意的是，在三維原子系統中實現電磁誘導透明需要極低的溫度和高強度的激光等苛刻的產生條件，局限了電磁誘導透明的工程應用。

2008年，X.Zhang課題組提出用超構材料來獲得模擬電磁誘導透明的效果，被稱為類電磁誘導透明。X.Zhang課題組提出的類電磁誘導透明是由介質板和三個金屬橫切線構成的。能夠被入射電磁波直接激勵的稱為明模，不能被入射電磁波直接激勵的稱為暗模。一個金屬橫切線豎著放置，另外兩個金屬橫切線對齊橫著放置。當入射電磁波的電場方向沿著豎著放置的金屬橫切線入射時，能夠激勵起豎著放置的橫切線電諧振，選為明模，但是不能激勵起橫著放置的兩個金屬橫切線諧振，選為暗模。激勵起的豎著放置的橫切線電諧振的能量通過近場耦合到橫著放置的兩個金屬橫切線上，能夠引起橫著放置的兩個金屬橫切線的磁諧振。豎著放置的橫切線電諧振和橫著放置的兩個金屬橫切線的磁諧振相關耦合誘導出類電磁誘導透明傳輸峰。用這種耦合方式獲得的類電磁誘導透明不需要低溫和高強度激光等苛刻的實驗條件，簡化了類電磁誘導透明產生的實驗條件，推進了類電磁誘導透明的工程應用。從此之后，基于超構材料的類電磁誘導透明獲得了極大的關注。

近年來，為了滿足實際應用的需要，利用超材料實現類電磁誘導透明的研究重要主要集中頻率可重構特性，但現有技術中，主要通過在諧振單元中摻入光明硅、二氧化釩或石墨烯等，在對應環境條件的控制下，例如改變光照強度等，其電導率等特性將會隨之改變，進而影響諧振單元之間的耦合強度，實現類電磁誘導透明的幅度可調，但對于頻率調節未有好的實施辦法，而調頻相比于調幅在實際應用中有著更加廣闊的應用空間。專利申請CN109142472A公開了一種基于圓環-半環對耦合結構的石墨烯傳感器，其采用一個石墨烯環和石墨烯半環對進行耦合已產生類電磁誘導透明現象，該方案雖能實現頻率可調，但其需要改變基礎耦合模型的設計參數，工作量大，不實用。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種低損耗及頻率可重構型類電磁誘導透明裝置，采用固態等離子體結合超材料來實現電磁誘導透明的頻率可重構特性，其不需要改變基礎耦合模型的設計參數，只需要在末端添加激活即可。

本發明所述的一種低損耗及頻率可重構型類電磁誘導透明裝置，包括介質板、諧振單元及固態等離子體單元，所述諧振單元包括“+”形金屬條、“+”形金屬塊，所述“+”形金屬塊設在介質板的上表面，所述“+”形金屬條設在介質板的下表面，所述“+”形金屬條的末端對稱設有固態等離子體單元。

進一步的，所述“+”形金屬條末端的固態等離子體單元為連續型固態等離子體單元或離散型固態等離子體單元。

進一步的，所述連續性固態等離子體單元為一整塊單元。

進一步的，所述離散型固態等離子體單元包括若干個條狀小單元，所述若干個條狀小單元沿金屬條的長度方向按照一定的間隔排列。

進一步的，所述諧振單元為立體結構，入射電磁波的電場激發所述“+”形金屬條，入射電磁波的磁場同時激發所述“+”形金屬塊，構成明-明模耦合。

進一步的，所述固態等離子體單元為單PN結的結構，或所述固態等離子體單元為交替排布高摻雜的P+和N+區域的結構。