磁環(huán)形矩及其在開口諧振環(huán)中的實(shí)現(xiàn)與特性研究.pdf

1、電磁超材料可以實(shí)現(xiàn)自然存在物質(zhì)無法實(shí)現(xiàn)的電磁現(xiàn)象，其電磁調(diào)制機(jī)制主要源于其空間結(jié)構(gòu)。相比于平面超材料，空間立體超材料可以充分利用三維自由度來研究模式耦合和雜化。在采用多個(gè)開口諧振環(huán)（SRRs）時(shí)，立體 SRRs能比其平面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更加不同尋常的共振和性質(zhì)。本論文提出并且研究了一種基于SRR的超結(jié)構(gòu)，它基于一種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱方式相互連接，共用一個(gè)開口，這個(gè)類似盒子狀的SRRs聚合體（C-SRR）立體超材料在通信和高頻波段展示了三個(gè)典型共振模式，充

2、分利用在普通物質(zhì)中被忽略的磁環(huán)形共振。論文系統(tǒng)研究了C-SRR中的基模、高階共振模式的雜化和磁環(huán)形偶極矩同其它多極矩的相互作用，闡明由此導(dǎo)致的電磁特性。
　　論文基于有限元法，通過改變平面波入射方向和偏振方向，系統(tǒng)研究了對(duì)稱和非對(duì)稱SRR一階、二階共振特性。通過電偶極矩和磁偶極矩分量的輻射能大小來了解其電共振和磁共振特性，并根據(jù)共振時(shí)SRR表面電流分布討論其多極子及電共振和磁共振形成機(jī)理，對(duì)后續(xù)利用SRR磁共振形成環(huán)形磁共振奠定基

3、礎(chǔ)。
　　論文進(jìn)一步研究了單個(gè)C-SRR在兩種不同入射角時(shí)的共振激發(fā)特性。從其共振頻譜上可以看出，在通訊和近紅外波段出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的共振峰，在更高頻可見光波段處有一個(gè)不明顯的峰。從輻射的能量可以證實(shí)這些模式分別歸因于磁環(huán)形偶極子，磁偶極子，和電偶極子同磁環(huán)形偶極子共同作用。根據(jù)SRRs表面電流的分布，可確證后兩個(gè)共振模式來源于相應(yīng)單個(gè)SRR的二階共振模式耦合雜化，而第一個(gè)共振模式由單個(gè)SRR的基模組成。
　　對(duì)于C-SRR中

4、的高能共振模式，由其于高階特性和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，相對(duì)較難激發(fā)。但是當(dāng)采用合適的周期結(jié)構(gòu)，在C-SRR二維周期陣列中很容易激發(fā)出來，可實(shí)現(xiàn)多帶寬濾波功能。改變周期參數(shù)可以較大地改變第三個(gè)共振頻率的位置。而改變開口的長(zhǎng)度，不僅可以改變共振頻率的位置，還可以改變透射率的大小，展示了一定的可調(diào)特性。最后論文給出了四種極端開口情況下的透射特性。
　　本文結(jié)果對(duì)實(shí)現(xiàn)磁環(huán)形共振，了解環(huán)形共振和環(huán)形偶極子電磁特性提供了一定幫助，同時(shí)也為研究高階磁共振