超构材料Fano谐振和可调谐特性的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）超构材料Fano谐振和可调谐特性的研究硕士研究生：王玉指导教师：史金辉教授企业导师：钱峰高级工程师工程领域：光学工程论文主审人：陈玉金教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）超构材料Fano谐振和可调谐特性的研究硕士研究生：王玉指导教师：史金辉教授学位级别：工程硕士工程领域：光学工程所在单位：理学院论文提交日期：2018年06月论文答辩日期：2018年06月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.

2、C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)FanoResonanceandTunablePropertiesinMetamaterialsCandidate:WangYuSupervisor:Prof.ShiJinhuiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:OpticalEngineeringDateofSubmission:Jun.2018Dateo

3、fOralExamination:Jun.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授

4、权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进

5、行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要超构材料的出现不仅给基础物理学带来革命性的变化，也带来了实际应用。他们灵活的设计与丰富的电磁响应提供了前所未有的特性，重要的是，超构材料提供了一个强大的平台，可以模拟许多引人入胜的现象，从电磁诱导透明、Fano共振、天体力学到电子自旋相关特性。Fano共振最初是在自电离原子态中引入的，已经在光子晶体、等离子体激元结构、耦合光学系统和超构材料中被发现，Fano共振具有非对称的谱线形状并且由一个离散态（窄共振）和连续态（宽光谱）之间的干涉产生。值得注意的是，超构材料

6、的动态调控已经用集成的超导体、半导体、石墨烯、液晶和二氧化钒来实现，并且他们可调谐太赫兹响应在很大程度上取决于温度、电压、MEMS和光激励的外部激励来操纵。本文的主要内容是研究Fano共振的基本原理和实现方法，研究嵌入光电导硅的混合鱼鳞型超构材料中的可调谐Fano谐振和THz开关，具体工作如下：(1)设计了两种结构的Fano共振超构材料，都可以通过机械操纵产生Fano谐振。本文首先提出的鱼鳞型结构属于对称结构，产生机理来源于倾斜入射导致的非对称结构的亮模-亮模耦合的束缚模激发产生Fano谐振，通过改变入射角来实现Fano共振。

7、由于鱼鳞结构的各向异性，横向排列和纵向排列的鱼鳞型超构材料都存在依赖于入射角的Fano谐振。而提出的另一种结构产生Fano谐振的机理主要是由于亮模和暗模之间的耦合，通过旋转结构中的金属“I”与y轴的夹角就可以激发出Fano谐振。(2)为了避免机械调节角度为实验带来的误差，我们通过数值仿真研究了在倾斜入射TE波的集成光电硅的鱼鳞型超构材料的可调谐太赫兹响应，在实际操作中通过改变泵浦光功率的大小来动态调谐硅的电导率以调制太赫兹波的传播。本文提出两种方式将硅整合到超构材料中，当在缝隙中添加硅构成的复合超构材料，大角度入射情况下很容易

8、实现横向和纵向鱼鳞型超构材料的完美调制深度，并且这两种混和超构材料均具有明显的红移开关效应，存在30%的频率调谐范围。当在基底和上层金属之间添加一层2μm的硅层时，通过调节适当的入射角和硅的电导率也能实现完美调制深度，实现Fano型开关效果。关键词：超构材料；Fano谐振；可