论文总字数：18659字

摘 要

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1电磁波 1

1.2光栅 3

1.3纳米天线结构 4

1.4基于纳米天线结构的电磁波吸收体 5

1.5本论文的研究内容 5

第二章 CST软件的模型设计与使用 7

第三章“三明治”光栅结构的电磁波吸收体的吸收谱分析 13

3.1电磁波吸收体的吸收谱 13

3.2不同结构参数下原胞结构的吸收谱 15

3.2.1改变第三层结构h 15

3.2.2改变第二层结构t 16

3.2.3改变光栅宽度a 17

第四章“三明治”光栅结构的电磁波吸收体的电场、磁场的分析 20

4.1电场强度分布 20

4.2磁场强度分布 22

第五章 结论 24

致谢 25

参考文献 26

“三明治”光栅结构的电磁波吸收体研究

摘 要

集成光路是目前光学以及光子学研究领域的研究热点。所谓的集成光路就是把传统的一系列孤立的光学器件进行平面化、微型化和纳米化改造后固定在一块固体上，得到的一种类似于集成电路的集成化了的光学系统。这一光学系统具有体积小、重量轻、抗振能力强、功耗小、可靠性高、宽带宽和低噪声的优点。为了适应集成光路的发展，传统的各级各类光学器件也要进行纳米化、微型化的改造以适应在集成光路中的集成。

本课题拟研究基于光栅结构的、适用于红外波段的纳米偏振片。希望通过本课题的研究获得宽带、高透射系数、能适用于集成光路的高性能纳米偏振片。

关键词：微纳光学；集成光路；纳米偏振片

Electromagnetic absorption of sandwich grating structure

ABSTRACT

Integrated optical circuit is the current hot direction of optical research. It is an attempt to bend the conventional series of discrete optical devices to a solid after planarization and miniaturization, obtaining an integrated optical system to reduce the volume of the optical system, reduce weight, enhance vibration resistance, reduce power consumption, improve reliability,increase bandwidth and reduce noise. Correspondingly, all kinds of optical devices should be miniaturized and in nanoscale to meet the design of the integrated optical circuit.

In this paper, we are planning to study the nano-polarizer based on the grating structure, which is suitable for visible light band.It is hoped that the high performance nano-polarizer which has broadband, high transmission coefficient and can be applied to the integrated optical circuit can be obtained through the research of this subject.

Key Words: micro-nano optics;integrated optical circuit;nano-polarizer

第一章 绪论

1.1电磁波

所谓的电磁波吸收，就是通过电磁波吸收题来实现降低电磁波反射，最早是为了让飞机、潜艇等军事装备不被别国雷达监测到及建造电磁波消音室而研究的一种技术。电磁波，相同且相互垂直的磁场与电场在空间中衍生，发射出震荡粒子波，并且通过波的形式传播，它具有波粒二象性。

今天，随着以计算机为代表的电子产品的大规模使用，我们周围的电磁波也比以前更多了。电磁波对人的的生活有着无处不在的影响，他给我们的生活提供了帮助，同样在给予我们好处的同时，也有一定的负面影响。说到电磁波给我们生活带来的负面影响，那就要尤其谈一下通过其他电子设备所产生的电磁波对人体的伤害了。通过一些列报告显示，造成这些负面影响的电磁波对我们人体影响是不容忽略的。在这些大面积的负面的影响下，我们就需要采取一些手段来吸收这些电磁波。实际生活中，吸收电磁波的例子随处可见，并不罕见。例如：人们利用船舶桅杆、桥梁等防止船舶雷达的假象；用建造物、桥梁等防止航空管制雷达的假象。电磁波吸收体在一下几个方面也有一定的应用。首先提到的是军事领域，电磁波吸收体主要用于实现飞机与军事装备的隐形雷达探测。其次要提到的是电磁波暗示。电磁波电场上等价于无限空间、无限指向性，主要用于机器噪音评价实验、极短波段的研究开发。特定波段的电磁波吸收体，主要用于太赫兹波段吸收器，可以用于日常生活中的安检，可见光波段大的电磁波吸收器可以用于太阳能电池等方面。

传统的吸收体，在早期实验中，利用材料它自身的高导电率、高磁导率的材料特性，使电磁波能量在吸收材料内部进行损耗。电磁波吸收体利用材料自身的高导电性及高本征高吸收，以介电陶瓷、铁氧体系列、炭黑及导电高聚物等为原材料制备而得，电磁波在这些高损耗材料中传播，振幅呈指数衰减，只有当自由空间和吸收材料媒质界面上反射系数为0时，完美的吸收才能实现。而两种不同媒质之间的阻抗难以匹配，只能使用多次反射和干涉的方法。但是，传统吸波材料有着一定的局限性，比如损耗较大、吸光性能差、吸收频带窄或者稳定性差等缺点，不能满足多领域的应用需求。

在早期的实验中，电磁波吸收体利用自身材料的高导电率、高磁导率的材料特性，与入射电磁波的电场和磁场相互耦合作用来衰减电磁波能量，转换成热能或者其他形式的能量消耗掉。电磁波在这些传播中损耗较高，振幅呈指数衰减，只有当自由空间和吸收材料的阻抗互相匹配时，即两种不同媒质界面上反射系数为0时，才能满足无反射，实现完美吸收。但两种不同媒质之间的阻抗很难匹配，所以我们只能使用多次反射和干涉的方法从而实现完美吸收。这种方法使得传统吸波材料不仅需要高效吸收入射到材料内部的电磁波，还要与自由空间的阻抗相匹配。与此同时，吸波材料有着损耗较大、吸光性能差、吸收频带窄或者稳定性差等缺点，不能满足多领域的应用需求。随着电磁波吸收技术的发展和创新，电磁超材料成为电磁波吸收体领域的研究重点。

所谓电磁超材料是以一定的顺序周期性排列而成的人工复合材料，原胞结构就是最小人工电磁共振结构单元，因为原胞结构的尺寸小于或接近工作频域的电磁波波长，因此为亚波长结构。电磁超材料具有以下优势及特征：（1）超材料不同于传统吸波材料，其介电常数以及磁导率可通过调整原胞结构的尺寸参数而任意改变，这使得电磁超材料具有优于传统吸收材料的电磁参数范围，可很好的实现自由空间的阻抗与吸收体等效阻抗相匹配；（2）亚波长电磁共振单元呈周期性排列；（3）超出自然材料的物理性质，例如负反射率，使其能对入射电磁波实现完美吸收。理论上，人们可以根据需要设计和制备超材料，实现电磁波吸收体的多频段、完美吸收。超材料也被广泛应用于各种功能器件，如生物化学传感器、谐振器、波导调制器和吸收器等。并且超材料吸收体在微波波段、红外波段、可见光波段以及太赫兹波段内对入射的电磁波都有完美吸收的现象。

请支付后下载全文，论文总字数：18659字