《基於新型人工電磁材料的超級傳輸器件研究》是依託東南大學，由鮑迪擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於新型人工電磁材料的超級傳輸器件研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鮑迪
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近年來,隨著新型人工電磁材料和異常光學透射現象的研究和發展，能夠導行電磁波通過亞波長小孔、隧道或者波導的超級傳輸器件成為一個新興的研究熱點。我們在前期工作中，通過數值仿真和實驗測量驗證了當亞波長小孔前後空間中填充著本徵參數滿足一定分布的媒質時，該小孔可以實現本不可能的超頻寬、低損耗電磁傳播，即超級傳輸。本項目擬對超級傳輸器件展開系統研究，具體包括：從表面電漿激元等角度研究超級傳輸器件的工作機理，以加深對其物理本質的理解；研究人工電磁材料的單元結構以實現超級傳輸器件；設計新型超級傳輸器件以適用於三維情況及THz頻段。本項目的研究具有重要的理論意義，同時對天線、天線罩、生物和醫療感應檢測等都具有重要的實際意義。
結題摘要
新型人工電磁材料在近二十年來得到了迅速發展。變換光學使得研究者對電磁波可以實現任意的掌控。這種調節是通過光學傳播路徑上的相位積累來實現的。近年來，新型人工電磁表面的出現使得電磁波在透過（反射）超薄的表面時能夠得到可設計的相位突變，因此可以實現超薄、超輕的電磁器件，如吸波器、透鏡、偏折器等。這種突破常規電磁波傳輸限制的超級傳輸器件一直是非常重要的科技增長點。 本項目對基於新型人工電磁材料的超級傳輸現象及器件展開了研究，多項研究成果均適用於自由空間和多種極化的三維實際情況，取得了重要進展：（1）基於光學變換，設計了了一種可以實現“負折射”現象的超級平板透鏡，並將其本徵參數分布簡化為較容易實現的標量分布。（2）表面等離激元是光波段超級傳輸的重要物理原理基礎；我們設計並實驗驗證了一種緊湊型局域人工表面等離激元，其電尺寸遠小於以前的結構，諧振強度高，且Q值可以高達634。（3）為了實現高頻寬、損耗低、精度高的單元結構，我們提出了雙層介質打孔結構，並據此設計了寬頻透鏡，以調節喇叭天線的方向圖，提高天線的增益和定向性。（4）設計了一種可以把入射電磁波按照不同的極化情況分離的超薄惠更斯表面，其中，每個單元結構可以獨立的支持一對正交的電偶極子和一對正交的磁偶極子，從而可以對垂直和水平方向上的相位分布完全調控。（5）提出了各向異性編碼超材料的概念，即各個方向的編碼特性依賴於電磁波的極化特性；並基於此，設計並實驗驗證了太赫茲波束分離器、異常反射和極化轉換器等超級透射器件。（6）設計了完全無支持的太赫茲超薄透射陣，其單元結構由三層被聚醯亞胺薄層間隔的金屬構成，可以提供2π的全相位覆蓋以靈活調控電磁波。其測量參數可以直接由測量樣品取得，而無需對介質基底歸一化，從而可以直接套用到太赫茲系統中。 本項目發表高水平論文總計16篇，受資助參與國際會議兩次，國內會議兩次，研究成果在天線、隱身表面、太赫茲功能器件、高靈敏度感測器等方面均有重大套用前景。
