吸波新型人工電磁介質基礎與套用研究

《吸波新型人工電磁介質基礎與套用研究》是依託浙江大學，由金毅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：吸波新型人工電磁介質基礎與套用研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：金毅
• 項目類別：面上項目

項目摘要

所承擔的青年科學基金項目圍繞吸波新型人工電磁介質展開研究，已取得重要進展。深化了吸波機理理解，提出任意薄的零折射率層能完美地吸波。在吸波性能研究方面做出突出工作，發現在結構單元內引入多個共振頻率相鄰的諧振子可實現寬頻吸波。初步探索了其它類型的吸波方式和吸波人工電磁介質的套用，特別是提出了利用吸波能實現具有大調製比的電控太赫茲調製器。已發表10篇SCI論文，多發表在Nano Lett.、APL等主流期刊上。在本項目中，以前的重要研究內容繼續深化，並擴展吸波的新內涵，突出吸波套用。在吸波性能研究方面實現寬頻吸波的簡單結構。調控結構內部的吸波過程，探索其它吸波方式，如實現超小吸波熱點，增強活性材料的吸收，研究非線性吸波，實現電磁誘導吸收的經典類比，實現強吸收的單層金屬微結構。探索吸波人工電磁介質在光熱、光電這兩方面的套用，如調控遠場熱輻射、增強近場熱輻射，提高光探測器、光調製器的性能和緊湊性。

結題摘要

吸波是一種基本的光學現象，有廣泛而重要的套用，如電磁隱身、光探測、信號調製、感測和太陽能等。新型人工電磁介質為光吸收提供了靈活、有效的新途徑，如超寬的吸波頻寬、靈活可調的工作頻段、超薄結構、亞波長尺寸的吸波單元等。項目組就基於新型人工電磁介質吸波的各個基礎方面展開了研究，包括機理、性能、內涵擴展及套用等，其中吸波頻寬控制是重點（這對吸波套用是非常關鍵的），取得了多個創新成果。除了用於光頻段，這些發現可擴展地運用到紅外、太赫茲等其它頻段。我們從不同機制和材料出發實現了多種寬頻吸波結構，如通過引入金屬、介質多層結構代替漸變結構中的均勻有損材料獲得薄而超寬頻的光吸收器，這是當前最有效的吸波手段之一；基於耐高溫的石墨，利用漸變結構和納米線的結合獲得寬頻光吸收；發現在金屬反射基底的基礎上單純利用損耗介質也能獲得寬頻吸波，且能具有帶通吸波的效果；利用金屬/介質多層結構獲得寬頻對光吸收，這便於大尺度製備；利用高損金屬代替通常所用的金屬，使得簡單的微結構也能寬頻吸波，這也便於實驗製備。這些成果在實際套用中能發揮重要作用，如能為電磁禁止提供有效的吸波手段；為熱光伏、光熱生成等太陽能利用提供有效的帶通吸波手段，也能提供耐高溫的手段；為探測器提供有效增強活性材料的對光吸收的新手段。我們探索了幾種實現窄帶吸波的方法，如利用介質共振粒子輔助增強光吸收，利用具有高Q值的金屬微結構的特殊共振模式，以及利用共振粒子的集合回響。這些可套用於窄帶熱輻射、探測器和調製器以及靈敏的感測器等領域。我們也擴展了吸波所常用的微結構的內涵，如利用金屬反射基層加金屬微結構在多個頻率處同時獲得強局域場，用以提高光譜感測的敏感性，也利用這種結構體系進行相位調控，從而獲得超薄的寬頻半波片。這方面的研究預示著吸波結構有著很多潛在的可能。