基于超材料人工克尔媒质的研究

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1、国内图书分类号：TM34工学硕士学位论文基于超材料人工克尔媒质的研究硕士研究生：导师：寸：，⋯：申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：贾鹏贺训军教授工学硕士微电子学与固体电子学应用科学学院2014年3月哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM34DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonArtificialCandidate：Supervisor：Kerr-typeMediumBasedonMetamaterialsP

2、engJiaProf．XunjunHeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：Dateof0ralExamination：University：MicroelectronicsandsolidelectronicsMarch，2014HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于超材料人工克尔媒质的研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工

3、大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：凌一鸱日期：刃／忤3月81日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于超材料人工克尔媒质的研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文

4、的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密团。(请在以上相应方框内打√)作者签名：需鹏导师虢顶订学只期：纠弘年立月SJ日日期：矽t￥年夕月弓『日哈尔滨理工大学工学硕士学位论文基于超材料人工克尔媒质的研究摘要随着技术的发展与进步，克尔效应在高速摄影、光速测量等领域具有广泛的应用前景。然而，天然的克尔媒质需要较高驱动电压、极高纯度要求以及自身化

5、学性质极不稳定等缺陷，其应用范围受到了严重的制约。近年来，由于超材料具有独特的电磁特性，可以提供比自然克尔媒质更强的各向异性响应。因此，超材料实现人工克尔效应的研究吸引了人们广泛的关注和兴趣。本文提出以基于超材料的人工克尔媒质为对象展开研究，目的是探索超材料实现克尔效应的机理。首先，简要介绍基于超材料克尔媒质的研究进展，提出了论文研究的重要意义，并论述克尔效应原理及超材料拥有负介电常数和负磁导率的设计原理。在此基础上，设计十字型和T字型两种基于超材料的人工克尔媒质结构，经过结构参数优化确定了最优结构；最终仿真结果

6、表明，十字型结构分别加载9x10‘16f、1．2×10_5f、1．5×10卅5f、2×10。5f的电容时，相位差从220逐渐增大至880；T字型结构分-IIN载0．1pf,0．2pf和0．3pf,相位差从410逐渐增大至790。其次，在太赫兹频段采用MEMS工艺设计一种超材料克尔媒质，在静电力驱动下使单侧单元结构弯曲相变来实现调谐，通过对结构参数优化和仿真，结果表明：当弯曲角度分别为40、60、90、120时，相位差从450逐渐增大至1180。最后，对微波段T型结构人工克尔媒质进行加工测试，测试结果表明：当加载O

7、．1pf、0．2pf和0．3pf电容时，相位差从350逐渐增大至870，测试结构与仿真结果基本吻合，证明了基于超材料结构实现克尔效应的可行性。论文结果表明：所设计的基于超材料人工克尔媒质结构类似于克尔盒，而且可以提供比自然克尔媒质更强的各向异性响应，并使激发变得更加容易，但更重要的是可以实现近似线性的调谐。关键词超材料；微波；太赫兹；人工克尔媒质哈尔滨理工大学工学硕士学位论文ResearchonArtificialKerr-·typeMediumBasedonMetamaterialsAbstractWithth

8、edevelopmentoftechnology,Kerreffecthasbeenappliedtomanyfieldssuchashigh—speedphotography,lightvelocitymeasurementandSOon．However,naturalKerrmediumhasthedisadvantageofhighdrivingvoltage，hi