《人工周期性電磁材料的物理特性及其潛在套用研究》是依託華南師範大學，由陳溢杭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：人工周期性電磁材料的物理特性及其潛在套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳溢杭
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來, 人工周期性電磁材料的新穎物理性質已獲得了廣泛的關注，其中超材料（metamaterial）和光子晶體這兩種人工電磁材料，以其對電磁波傳輸的精確控制能力，引起了人們極大的興趣。本申請將分析兩者在某些物理特性上的內在聯繫及潛在套用價值。我們將研究並對比超材料與介電質光子晶體的相移特徵，建立兩者在相移上的相互等效關係，得到由介電質光子晶體等效低損耗超材料的高效途徑。進一步研究由超材料構造的光子晶體的相移特性，探討超材料的引入對光子晶體的透射、反射相移性質的影響，從相移角度上探討光子帶隙內的隧穿透射模的形成機制。還將研究含超材料光子晶體中表面等離激元（SPP）的激發條件和傳輸特性，探討各界面SPP之間的相互耦合作用，結合光子晶體的能帶結構，實現對電性和磁性SPP的選擇性激發和傳輸控制。通過本申請項目的研究，可望拓展光子晶體和超材料的套用前景，為微光電子器件的研製和開發提供新的方向。
結題摘要
人工電磁微結構能實現天然材料所不具備的“超常”電磁波操控能力，在超解析度成像、感測器件、太陽能電池、亞波長光學波導等領域具有廣泛的套用前景。本項目針對光子晶體、超材料等亞波長電磁微結構的物理特性及其潛在套用展開研究，主要完成了三個方面的工作：（1）掌握了介電質光子晶體與超材料兩種電磁微結構的反射相移規律與關聯，建立了兩者在傳輸相移特徵上的等效機制，給出了在光子晶體異質結、超材料異質結中界面態產生的諧振條件，通過實驗測量證實了理論的預測。（2）研究了含周期性微結構的表面等離激元波導中的等離激元模式劈裂、Fano共振、光場耦合與局域、負折射、非線形效應等現象，由此設計了一系列全光器件，如基於表面等離激元的多通道濾波器、對比度超過41dB的全光二極體、單向吸收開關、可調諧折射率感測器等。（3）研究了波在含石墨烯、半導體的薄膜結構中的傳輸規律，提出了在石墨烯層上覆蓋介質薄膜層，可有效消除基底效應導致的石墨烯調製器性能的振盪，由此設計了相對工作頻寬達55%且調製深度穩定為76%的寬頻太赫茲調製器。進一步利用摻雜半導體的損耗所導致的非平凡反射相移，設計了寬頻太赫茲吸收器。項目的研究成果先後在多個學術期刊上發表，其中在Small、Scientific Reports、Optics Letters、Optics Express等SCI收錄的國際核心期刊上發表學術論文11篇。通過本項目的研究，更加深入地理解了人工電磁微結構對波的傳輸特性影響的物理機制，並由此設計出了一系列新型光電子器件，對人工微結構領域的研究和套用拓展提供了新的思路。
