基于电磁隧穿效应的宽带吸收器研究开题报告

 2022-04-17 22:24:43

1. 研究目的与意义

背景:近年来,超材料(metamaterials)因其奇异的电磁特性及广泛的应用而成为国际上一个热门的研究领域,曾在2003年和2006年两次被美国《科学》杂志评为当年世界十大重大科技进展之一。经过人们的不懈努力,基于超材料的具有奇异特性的电磁波波器件近几年层出不穷。其中,包括电单负(epsilon-negative,eng)材料和磁单负(mu-negative,mng)材料在内的单负(single-negative,sng)材料作为特异材料的一种,近几年也引起了人们极大的兴趣,众多的课题组已在单负材料的制备、特性及应用方面做了大量的研究工作。

目的:利用电磁波在电单负-磁单负双层结构发生隧穿的特性,实现图象的转移和重构。此外,利用电单负-磁单负异质结构对电磁波透明的特性,小体积的亚波长单模谐振腔还可以被实现。

意义:两种不透明的电单负和磁单负材料组成的双层结构,在满足虚阻抗和虚相位匹配的条件下,可以发生电磁波的隧穿现象,实现光波的完全透明,在两种单负材料的界面上也可以形成高度局域的界面模,同时得到了增强的电场和磁场强度。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:基于电磁隧穿效应的吸收器件,通过调控单负材料的特性,利用不同结构实现电磁波的单通道、多通道、宽通道完美吸收,提出多种吸收实现机制,对所设计的结构进行数值模拟。

预期目标:掌握CST仿真技术、Origin绘图和AI-CS6制图功能,采用三维电磁场仿真软件对所设计的结构成功进行数值模拟。运用学科专业知识的能力,拓展创新探索精神。

3. 研究的方法与步骤

研究方法及步骤:查阅文献资料,在研究过程中以理论研究为主,采用一套较为完整的从原理分析、模型构建、数值仿真及优化的研究方案。

其中原理分析主要是从经典的电动力学以及电磁波传播理论发展起来的转移矩阵方法和格林函数方法。

数值仿真则使用cst的电磁全场仿真软件,支持射频大型、复杂样品的设计与计算。

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4. 参考文献

[1]a. alù, n. engheta.pairing an epsilon-negative slab with a mu-negative slab: resonance, tunneling and transparency[j].ieee trans.antennas propag., 2003,51:2558.

[2]t. fujishige, c. caloz, t. itoh.experimental demonstration oftransparency in the eng-mng pair in a crlh transmission-lineimplementation[j].microw. opt. technol. lett., 2005,46(5):476.

[3]j. y. guo, h. chen, h. q. li, and y. w. zhang.effective permittivity and permeability of one-dimensional dielectric photonic crystal within a band gap[j].chin. phys. b, 2008,17(7):2544.

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5. 计划与进度安排

1.2022年3月1日-3月5日,下发毕业论文任务书;
2.2022年3月1日-3月12日,学生提交开题报告等材料,指导教师审核;
3.2022年3月15日-6月4日,学生按开题报告撰写论文;
4.2022年4月19日-4月30日,学生汇报课题进展情况,回答教师提问;
5.2022年5月10日-5月21日,批阅论文初稿,提出修改意见;
6.2022年5月24日-6月4日,经指导老师批阅,达到质量要求后定稿;
7.2022年5月31日-6月11日,指导教师给出成绩等第,评阅教师评阅;
8.2022年6月7日-6月18日,学生答辩,答辩委员会确定成绩;
9.2022年6月14日-6月25日,整理材料,上报教务处。

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