《套用人工電磁材料實現對電磁波單向傳輸的調控》是依託南京大學，由伍瑞新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：套用人工電磁材料實現對電磁波單向傳輸的調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：伍瑞新
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
如何實現對光（電磁波）的操控是光子技術中的核心問題。最近發現的磁性光子晶體中的手性邊界態及相應的電磁波單向傳播為實現對光的調控提供了一種新的途徑。本項課題旨在通過對（1）磁性光子晶體單向傳輸的頻率特性，（2）非磁性人工結構和超常材料中的單向傳輸，（3）毫米波或THz波段電磁波單向傳輸等問題的研究，理解光和物質的相互作用本質，探索時間反演對稱性破缺的新物理機制，尋找新的拓撲序結構材料實現電磁波的非互易傳播，實現在更高的頻率，更寬的頻帶上的電磁波單向傳輸。其研究結果對於加深了人們對光的傳播過程與人工結構材料拓撲結構和各種對稱性關係的認識，理解光的本質；對於單向傳輸的套用，設計出高頻率、寬頻帶、低損耗的新型光電子與微波器件均有著重要的意義。
結題摘要
對光或電磁波調控的研究一直是信息科學技術領域中的重要課題。光子能攜帶更多的信息等的優點，為其在通信等信息產業中的套用開闢了廣闊的套用前景。人工電磁材料是實現對電磁波調控的主要技術手段之一，近年來在光子晶體等人工電磁材料中發現的單向邊界態和單向體模等新現象，為實現對電磁波的調控提供了新的手段。 本課題主要研究了磁性人工媒質的拓撲結構對電磁波單向傳輸特性的影響（包括單向邊界態和單向體模）以及對單向邊界態頻率特性的調控和寬頻帶單向波導設計與實現，非磁性人工結構的對稱性對電磁波非互易性傳播的影響以及具有單向傳輸性質的人工結構的設計以及傳輸特性的研究等。 通過研究我們取得了以下的主要研究結果：（1）發現在磁性光子晶體中由磁等離激元共振激發起的單向表面波模式可以實現磁場幾十倍的增強。它為實現電磁波中磁場分量利用提供了一個新的可能方法。（2）通過拓撲邊界態（CES）和等離子激元（MSP）邊界態的頻率融合實現了寬頻帶單向傳輸。微波段的實驗結果表明單向波導頻寬達2GHz。發現了磁性鏈結構中的單向傳輸現象，設計了磁性鏈結構的寬頻單向波、延遲線等器件，為單向邊界態的實際套用提供了工程原型。（3）在一類具有空間不對稱性的二維磁性光子晶體發現了自準直的單向體模，電磁波以波束的形式按特定方向單向傳播，傳播方向受到偏置磁場的控制。特別是當偏置磁場具有梯度分布時，波束可以在光子晶體中按曲線傳播。實驗證明了光子晶體的單向體模以及該模式電磁波具有不同的手性。它為用人工電磁材料控制電磁波的傳播提供了新的實現方法。（4）用陶瓷介質設計了一種具有強非互易傳輸特性六角點陣的光子晶體，在微波段實驗觀測到了當電磁波從兩個相反方向入時完全不同的傳輸性質，實現了在非磁性人工材料中電磁波單向傳輸。為在毫米波乃至光波段實現電磁波的單向傳輸和單向器件設計提供了一種實現方法。
