基于超材料人工克爾媒質的研究.pdf

1、隨著技術的發(fā)展與進步，克爾效應在高速攝影、光速測量等領域具有廣泛的應用前景。然而，天然的克爾媒質需要較高驅動電壓、極高純度要求以及自身化學性質極不穩(wěn)定等缺陷，其應用范圍受到了嚴重的制約。近年來，由于超材料具有獨特的電磁特性，可以提供比自然克爾媒質更強的各向異性響應。因此，超材料實現(xiàn)人工克爾效應的研究吸引了人們廣泛的關注和興趣。
　　本文提出以基于超材料的人工克爾媒質為對象展開研究，目的是探索超材料實現(xiàn)克爾效應的機理。首先，簡要介紹

2、基于超材料克爾媒質的研究進展，提出了論文研究的重要意義，并論述克爾效應原理及超材料擁有負介電常數(shù)和負磁導率的設計原理。在此基礎上，設計十字型和T字型兩種基于超材料的人工克爾媒質結構，經過結構參數(shù)優(yōu)化確定了最優(yōu)結構;最終仿真結果表明，十字型結構分別加載9×10-16f、1.2×10-15f、1.5×10-15f、2×10-15f的電容時，相位差從22°逐漸增大至88°;T字型結構分別加載0.1pf、0.2pf和0.3pf,相位差從41°逐

3、漸增大至79°。其次，在太赫茲頻段采用MEMS工藝設計一種超材料克爾媒質，在靜電力驅動下使單側單元結構彎曲相變來實現(xiàn)調諧，通過對結構參數(shù)優(yōu)化和仿真，結果表明:當彎曲角度分別為4°、6°、9°、12°時，相位差從45°逐漸增大至118°。最后，對微波段T型結構人工克爾媒質進行加工測試，測試結果表明:當加載0.1pf、0.2pf和0.3pf電容時，相位差從35°逐漸增大至87°，測試結構與仿真結果基本吻合，證明了基于超材料結構實現(xiàn)克爾效應的