Dispersion characteristics of two-dimensional unmagnetized dielectric plasma photonic crystal

This paper studies dispersion characteristics of the transverse magnetic (TM) mode for two-dimensional unmagnetized dielectric plasma photonic crystal by a modified plane wave method. First, the cutoff behaviour is made clear by using the Maxwell--Garnett effective medium theory, and the influences of dielectric filling factor and dielectric constant on effective plasma frequency are analysed. Moreover, the occurence of large gaps in dielectric plasma photonic crystal is demonstrated by comparing the skin depth with the lattice constant, and the influence of plasma frequency on the first three gaps is also studied. Finally, by using the particle-in-cell simulation method, a transmission curve in the \Gamma -X direction is obtained in dielectric plasma photonic crystal, which is in accordance with the dispersion curves calculated by the modified plane wave method, and the large gap between the transmission points of 27~GHz and 47~GHz is explained by comparing the electric field patterns in particle-in-cell simulation.     

椭偏法测量云母波片相位延迟量及双折射率

为了得到云母波片的相位延迟量和双折射率随波长的变化关系,利用椭偏光谱仪连续测量了云母波片在400~770 nm光谱范围内的延迟量.在对云母波片进行校准后,测量的数据被光电探测器收集并输送到计算机,根据输出的数据可以得到云母波片的相位延迟量随波长的变化.利用测得的延迟量计算出了云母波片在一定光谱范围内的双折射率,得到了云母波片的双折射率色散曲线,并通过拟合得到了双折射率色散公式.该方法能测量任意波片的相位延迟量,并且具有测量方便、周期短、精度高等特点.     

具有变态光子带隙结构的相对论Cherenkov辐射源的研究

提出了一种变态光子带隙结构,研究了由这种结构构成的周期慢波系统的Cherenkov辐射源的特性. 利用高频仿真软件以及三维粒子模拟软件对变态及常态光子带隙慢波系统中类TM₀₁模的色散特性及注-波互作用物理过程进行了模拟研究. 结果表明,在变态光子带隙慢波系统中,类TM₀₁模纵向场分量沿角向分布均匀性得到明显改善,能有效抑制非对称模式,提高输出频谱纯度及注-波互作用效率. 关键词： Cherenkov辐射源 变态光子带隙结构 慢波系统 三维粒子模拟     

Three-dimensional simulation of Ka-band relativistic Cherenkov source with metal photonic-band-gap structures

This paper presents a three-dimensional particle-in-cell (PIC) simulation of a Ka-band relativistic Cherenkov source with a slow wave structure (SWS) consisting of metal photonic band gap (PBG) structures. In the simulation, a perfect match layer boundary is employed to absorb passing band modes supported by the PBG lattice with an artificial metal boundary. The simulated axial field distributions in the cross section and surface of the SWS demonstrate that the device operates in the vicinity of the π point of a TM01-like mode. The Fourier transformation spectra of the axial fields as functions of time and space show that only a single frequency appears at 36.27 GHz, which is in good agreement with that of the intersection of the dispersion curve with the slow space charge wave generated on the beam. The simulation results demonstrate that the SWS has good mode selectivity.     

基于CiteSpace软件分析的太赫兹超材料器件研究

超材料具备天然材料没有的电磁性质,基于超材料的太赫兹(THz)功能器件在生物分子检测、医学成像、安全检查等领域都具有广泛的应用前景。采用CiteSpace软件对2016年—2023年web of science网站上有关太赫兹超材料功能器件的参考文献进行了可视化分析,综述了THz超材料功能器件的研究进展、热点领域,并对其发展前景进行了预测,从而为从事相关研究的工作人员提供借鉴。此次分析共检索到紧密相关文献2 159篇。论文从发表文献的国家、机构和作者贡献、被引次数和关键词聚类等多方面分别进行了分析和讨论。得到了最近几年THz超材料功能器件的研究领域,主要包括吸波器、滤波器、电磁诱导透明、调制器、非对称传输、波前调控、编码超表面、机器学习、生物传感和量子纠缠超表面等。研究发现在THz超材料功能器件领域,中国发文量占所有文章总数的50%以上,英国、中国、美国这三个国家的影响力最高。通过对科研机构的合作网络分析,发现发文量排名前十位的科研机构均是中国单位,其中天津大学发文量占据第一位。通过对论文作者的共现分析和共被引分析,可以分别统计出作者的发文数量和影响力。为进一步研究THz超材料功能器件...     

宽带太赫兹超表面带通滤波器

提出一款宽带太赫兹超表面带通滤波器,测试得到滤波器中心频率为0.344 THz, 3 dB带宽为56.6%。在对样品进行太赫兹时域光谱测试时,发现氮气的引入能够有效降低空气中水吸收引起的损耗。与以前报道的金属-介质-金属结构的带通滤波器采用电磁场或表面电流和电路模型进行物理机理描述不同,采用两种理论模型对带通滤波器分别进行了宽带传输的物理机理研究。一种是多重散射理论,一种是耦合模理论,这两种理论模型的拟合与实验测试和仿真结果一致,从而为太赫兹、微波和光波段的多层宽带超表面带通滤波器的设计提供了重要的理论指导。     

椭偏法测量云母波片相位延迟量及双折射率(英文)

为了得到云母波片的相位延迟量和双折射率随波长的变化关系,利用椭偏光谱仪连续测量了云母波片在400～770nm光谱范围内的延迟量.在对云母波片进行校准后,测量的数据被光电探测器收集并输送到计算机,根据输出的数据可以得到云母波片的相位延迟量随波长的变化.利用测得的延迟量计算出了云母波片在一定光谱范围内的双折射率,得到了云母波片的双折射率色散曲线,并通过拟合得到了双折射率色散公式.该方法能测量任意波片的相位延迟量,并且具有测量方便、周期短、精度高等特点.     

低浓度吡虫啉的超材料太赫兹光谱检测研究

农产品质量安全是社会广泛关注的重大民生问题.近年来,农产品生产过程中农药的广泛使用和滥用会导致农药残留,对人类健康和环境造成潜在危害.吡虫啉是一种硝基亚甲基类新烟碱内吸杀虫剂,因其具有广谱、高效和低毒的特性已广泛用于农业生产中,但其过量残留也给人类的健康带来了威胁.首先对超材料结构的透射谱进行了分析,对共振频率的形成原...     

太赫兹超材料生物传感器的应用研究进展

太赫兹(THz)波,是指频率范围在0.1～10 THz的电磁波,在电磁波谱中处于红外与微波之间.太赫兹波的光子能量相对于可见光更低,1 THz对应的能量大约只有4.14 meV,意味着这将大大减少对生物体内组织器官的辐射而引起的伤害,不会对生物分子产生电离.因此,该波段在基础科学、人体安检、危险品检测、高速通信和医学成...     

二维色散和各向异性磁化等离子体光子晶体色散特性研究

采用平面波展开法和时域有限差分法研究了二维色散和各向异性磁化等离子体光子晶体的色散特性.当波矢在周期平面时,由于外加磁场的作用使TE模的色散曲线出现两个不同区域的平带,改变磁场的大小不但可以控制平带的位置,而且可以控制光子带隙的位置和大小.增大背景材料的介电常数,可以形成全方向光子带隙,随着背景材料介电常数的增加,带隙的中心位置降低但带隙宽度增加.当波矢偏离周期平面时,色散曲线不再分为TE和TM模,随着非周期平面波矢的增加,带隙位置上移,带隙宽度先增加随后基本保持不变.