基于石墨烯超材料的角度不敏感双频吸波器研究

本文研究了一种基于石墨烯超表面结构,该结构由多个石墨烯条和圆环,介质层和金属层组成.利用时域有限差分法研究了该超表面结构的电磁特性.研究结果表明,该结构具有双波段电磁吸收特性.本文从石墨烯的化学电位势、结构参数、电磁波入射角和电磁场分布等方面研究该双频吸波器的吸收机制.研究发现在该结构中,改变石墨烯条的化学电位势可以影...     

电磁超材料吸收器的研究进展

基于电磁超材料的电磁谐振吸收器通过合理设计器件的物理尺寸及材料参数可对入射到吸收器的特定频率的电磁波实现100％的完美吸收,因而受到国内外学术界的高度关注.综述了当前国内外基于电磁超材料的电磁波完美吸收器在微波和太赫兹波段的研究进展,分类介绍了吸收器的结构及性能特点,最后对电磁超材料吸收器的发展趋势和待解决的问题作了探...     

太赫兹电磁超材料完美吸收器的研究进展

电磁超材料完美吸收器独特的亚波长结构能够与入射电磁波产生有效的电磁共振,在特定的频率范围内能够达到近乎100%的完美吸收。近年来,电磁超材料完美吸收器,特别是太赫兹波段完美吸收器受到了国内外研究人员的广泛关注,取得了一定进展。综述了基于太赫兹波段的电磁超材料完美吸收器的研究进展,阐述了超材料吸收器的基本结构特征、性能以及理论模型,并对太赫兹完美吸收器的未来发展趋势以及应用前景作了简要探讨。     

（英）基于SU8的远红外超材料完美吸收器理论研究

设计了一种基于SU8介质材料的工作波段为20-30微米范围内的的多层超材料吸收器。该吸收器由金属颗粒周期阵列、介质间隔层和金属底层组成。利用LC模型和FDTD数值模拟方法,通过对SU8介质层厚度、金属颗粒阵列周期、金属颗粒尺寸等参数的优化,实现了对20-30微米波段范围内入射波的接近100%的完美吸收。并在上述研究基础上进一步设计了具有双层谐振腔的双模完美吸收器。通过数值模拟发现,由于SU8介质间隔层厚度的增加,上下两个谐振吸收器可以分别独立实现对特定波长的完美吸收。相应的特征共振吸收波长符合LC模型的预测。同时,数值模拟结果进一步证实了共振吸收频率与入射角度无关。该完美吸收机制可以归因于入射光在金属底层-SU8介质层-金属颗粒层所组成的谐振腔内多次反射吸收。     

超材料完美吸波器的等效电路模型研究

为了用等效电路理论描述超材料完美吸波的电磁特性,把它们的单元结构分为两类:第一类由电谐振器和磁谐振器组成,不含金属底板;第二类由金属底板及其上面的金属或介质谐振器组成.根据电磁波与超材料单元结构相互作用的特点,采用一端口和二端口网络分别建立了有无金属底板单元结构的等效电路模型.利用电路仿真软件ADS提取了两种无金属底板...     

时域有限差分法中超吸收技术的改进及数值验证

超吸收技术是时域有限差分法中一种行之有效的吸收边界条件 ,但该技术对大角入射情况的吸收性能较差。在实施该技术时 ,对其算法进行了一定的改进 ,并进行了数值实验。实验结果表明 ,改进算法在吸收性能上有较大提高 ,特别是对于大角入射的情况。还对超吸收技术的应用范围进行了分析。     

太赫兹超材料吸收器的完美吸收条件与吸收特性

提出了一种复合结构三频带太赫兹超材料吸收器,其对特定频率的入射太赫兹波呈现出完全吸收的特性。设计的超材料吸收器在入射角度达到50°时仍能保持良好的吸收特性。利用干涉理论分析了完美吸收发生的条件以及介质层介电常数对吸收频率的影响。进一步利用传输线理论结合干涉理论,分析了耶路撒冷十字短边长度对吸收特性的影响,结果表明:随着短边长度增加,吸收峰发生红移。实验结果与仿真、干涉理论、传输线理论中得到的结果吻合得较好,为今后超材料吸收器的设计提供了指导。     

基于电偶极共振的极化独立宽带吸收超材料

基于电偶极共振设计了一种工作在W波段、对极化不敏感的宽带吸收超材料。宽带吸波超材料基于不同尺寸铜箔排列构成的周期阵列,在结构上高度对称。通过时域有限差分算法,对超材料在W波段的吸收性能进行仿真,通过电场和电荷分布探讨了导致共振吸收的物理机制。最后,利用印制电路板工艺加工实现了设计的超材料结构,并给出关于吸收性能的仿真与实验结果的对比。实验结果表明,超材料在W波段平均吸收率达到84.7%,与仿真结果接近。     

数值研究一种基于腔共振和电共振的近红外双频段超材料吸收器

设计, 数值模拟和讨论了一种具有两个宽带和扁平的吸收带的超材料吸收器, 其中一个是腔共振吸收带, 另一个是电共振吸收带.电共振的吸收带由于空腔尺寸(d)或者介质层厚度(H)的增加而蓝移, 而腔共振吸收带则表现出红移的现象.同时, 电共振和腔共振吸收带可以通过优化吸收器的结构设计耦合为一个吸收带.最后, 数值模拟研究了入射角度的改变对电共振和腔共振吸收带的影响.利用不同波段的共振模式形成不同吸收带的方式提供了将双吸收带调制为单吸收带的可能性.     

铝基平面超构材料可见-近红外光超吸收研究

增强可见-近红外光吸收在光电信号转换、探测、通信及传感等众多领域具有重要应用潜力。本文基于吉尔-图诺伊斯谐振腔(Gires-Tournois resonator)共振吸收原理,利用Al/Al_2O_3/Al三层膜结构制备了可见到近红外波段全铝基平面薄膜堆栈型超构吸收器。通过合适的参数优化选取,实现了吸收峰位连续可调。吸收峰值接近100%,变角度反射光谱显示器件对入射角度不敏感,理论数值模拟计算结果与实验结果相互吻合。完美吸收峰在500 nm附近的吸收器在532 nm激光照射下快速升温,最高温度可达55.4℃,表明该结构在光热转化领域的潜在应用。     

基于颜色对抗和旋转对称的路标检测算法

本文针对禁止和警告标志提出了一种基于颜色对抗和旋转中心投影的检测方法。颜色对抗来源于人眼视觉机制中存在的相互对立的红/绿、黄/蓝色素对,以此突出红色和黄色区域。投影阶段则利用交通标志规则多边形的特征将点对的梯度向量向其旋转中心投影,得到多边形的中心位置和尺度信息。另外,采用多边形的几何特征进一步区分交通标志的类别。实验证明该方法能够满足实时需求,并对光照、旋转、尺度变化具有一定的不变性。     

一种基于介质谐振器的新型电磁超材料

文章设计了一种基于介质谐振器的新型混合左右手结构。该结构由工作在横电模式TE的介质谐振器嵌入到平行平板波导中组成。数值分析表明：工作频带为12 GHz～14 GHz,在13.15 GHz频率下相移为零。该结构在整个通带内插入损耗低于0.6 dB,同时具有极低的通带波纹,表现出了良好的传输特性。与普通的混合左右手结构相比,其结构简单,插入损耗较低,在高频时导体损耗也较低,在超级透镜、天线等领域具有很好的应用前景。     

基于磁流变弹性体的超材料吸波器设计与研究

设计了基于磁流变弹性体的超材料吸波器,该吸波器主要由硅橡胶和羰基铁粉构成.其中,在吸波器的制备阶段通过施加不同的磁场阵列形成不同的周期性结构单元,进而在不同的宏观结构和微观结构的共同作用下实现吸波特性.通过COMSOL软件仿真分析所设计吸波器的性能,然后制备相应的实物并进行测试.结果表明:反射损耗的实测结果与仿真结果基...     

基于Au/VO2纳米结构的可调控红外吸收器设计

设计了一种Au/VO_2周期性方形孔洞阵列结构的红外吸收器,利用时域有限差分法研究了吸收器的结构参数对吸收光谱的影响,优选出VO_2和Au膜层厚度分别为140 nm和80 nm,孔洞边长和阵列周期分别为1.1μm和1.2μm时,吸收可调控特性最为明显,在2.3μm处其高低温的吸收率差值可达80.3%.理论模拟计算了光以不同偏振、入射角入射时的吸收,结果表明,正入射时吸收器是偏振无关的;斜入射时吸收器具有广角吸收的特点,与TM偏振相比TE偏振下吸收器具有更强的角度依赖性.低温时吸收器中的电磁场呈高度局域化分布,表现为强的吸收;而高温时吸收器中的电磁场分布在吸收器表面,吸收被抑制.所设计的吸收器吸收效率高,吸收强度可以调控,可应用于新型可调控智能光电器件.     

用基于Coifman尺度函数的多分辨时域分析计算电磁散射

本文利用Coifman尺度函数具有消失矩和紧支集的特点,提出了一种新的多分辨时域分析方法,研究了它的数值色散特性,并与通常的FDTD方法进行了比较.通过算例,表明该方法比通常的FDTD方法需要网格数量少、计算时间快.     

手机近场辐射的人体效应

手机的辐射对人脑的影响一直是人们关注的话题。首先建立手机辐射的电磁模型和人体头部电磁模型,利用FDTD法在900 MHz工作频率下模拟计算了人体与天线手机系统的辐射,并分析手机辐射对人体的影响。研究发现:在靠近人体模型一侧,人体模型内部,电场的减小速度较磁场明显;手机约有40.4%的幅射能量被人体模型吸收,其中头部吸收的电磁能量占总吸收能量的54.4%。     

基于遗传算法的超宽带天线设计*

利用遗传算法结合时域有限差分法对一款平面微带天线进行局部搜索,设计出了一种新型平面超宽带天线,该天线在3～11GHz频段内电压驻波比小于2,满足了FCC规定的指标要求.将天线加工成实物,对天线性能进行测试,实测结果、CST仿真结果和数值计算结果基本吻合,达到了设计要求.由天线的方向图和增益特性结果显示,该天线的设计方法正确有效,相较于全局搜索,提高了设计效率;所设计的天线性能优良,具有较高的实用价值.