光频段纳米结构Metamaterial理论和新应用研究

基本信息
批准号:61372022
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:彭亮
学科分类:
依托单位:杭州电子科技大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张婧婧,官伯然,钱志华,王志宇,程忍,石立雄,袁静
关键词:
纳米结构人工媒质机理天线超材料光学性质
结项摘要

As a hot topic in the electromagnetic(EM) community in recent years, the called metamaterial has attracted lots of people's attension. Due to their extraordinary EM properties,metamaterials are potentially applied to various fields in the infrared and optical range. However, those nano-sized optical metamaterials, are commonly low qualified, leading to a big sized unit cell and strong absorption to EM waves. In this proporal, we suggest the study on the physical mechanism and the novel applications, of the nano-structured metamaterials, based on the microscopic modeling and a new potential scheme. Firstly, we will investigate the microscopic electrodynamics inside a single metamaterial unit cell, to find out the phsics behind the metamaterials, as well as the corressponding closed form expressions for effective permittivity/permeability, in establishing and improving the effective theory. Second, we will survey the metamaterial's equal-potential phenomenon and its EM responses by means of Thevenin equivalents, and find out the way to reduce the dimension of metamaterial unit cells. Third, we will study the potential applications of metamaterials' equal-potential phenomenon and anomalous dispersion in the optical range, e.g. ultrwide-band absorptive nano-structured metamaterial planar structure and some other functional films inspired by nano-sized metamaterials. We will also conduct the application work on the design of optical planar antennas, and the realizatoin of a novel optical conducting cable, with implementation of the nano-structured metamaterials. The pioneer work listed above, could stimulate the design, fabrication and potential application of metamaterials in the optical frequency range, hence is of importance in this field.

Metamaterial(人工电磁超材料)是近年来电磁科学领域的热点研究话题。Metamaterial可具有超常的电磁特性,在红外及可见光频段具有广阔的应用前景。在本项目中,我们将通过研究metamaterial结构单元的微观模型,建立与完善光频段纳米结构metamaterial的有效介质理论;通过等效电路模型分析metamaterial电磁响应,并提出结构小型化的有效方案;运用metamaterial来设计具有超宽频带的光频段吸波结构和一些光学功能平面结构;利用metamaterial设计新颖的光学传导线和光学天线等。本项目的研究工作,可丰富metamaterial的内容,弥补现有有效介质理论的不足,为各类metamaterial纳米结构、光学器件的设计与制作提供依据,具有重要的科学研究意义。

项目摘要

Metamaterial(人工电磁超构材料)是近年来电磁科学领域的热点研究话题。Metamaterial可具有超常的电磁特性,使在微波、毫米波、太赫兹以及光频段均具有广阔的应用前景。在本项目中,我们针对metamaterial开展研究,主要内容与成果包括:研究了平面工艺metamaterial构造理论、均匀化,建立了相关理论和参数提取算法;研究了磁电耦合metamaterial的电磁响应,提出了磁电耦合metamaterial的天线和片上导波应用;研究了纳米metamaterial基本特性与辐射特性,获得了光频段纳米结构metamaterial的设计指标表征;研究了基于metamaterial的辐射,实现了高效率、宽频带的电小尺寸天线;研究了基于磁电耦合metamaterial的片上自旋动量锁定光学特性。本项目研究,拓宽了metamaterial的研究思路,丰富了metamaterial的内容,弥补现有有效介质理论的不足,为各类metamaterial纳米结构、光学器件的设计与制作提供依据,在军民两方面均有潜在的应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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