基于圓錐多層結(jié)構(gòu)寬帶高抗反超表面的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、超材料是人工制作的特殊材料，它們具有自然界中的材料所不具備的性質(zhì)。這種材料通常包含的結(jié)構(gòu)是金屬/介電物質(zhì)的亞波長的微米/納米結(jié)構(gòu)，并且它們特殊的電磁性質(zhì)能夠通過改變微結(jié)構(gòu)的幾何形狀而得到?；诔牧系某砻嬉呀?jīng)在太赫茲頻帶，紅外頻帶以及可見光實(shí)現(xiàn)了近乎100％的吸收率，因此，這種特殊的電磁效應(yīng)得到了人們廣泛的關(guān)注，引起了許多相關(guān)的研究。過去幾年，針對于超表面的一些研究成果都難以克服吸收器存在窄帶寬的缺點(diǎn)。這個(gè)缺點(diǎn)將使超表面反射回相當(dāng)大的

2、入射能量，所以不能夠應(yīng)用到像太陽能電池這樣需要高寬帶吸光率的裝置上。本文以上述研究成果為基礎(chǔ)，將原有的單一的橫向平面結(jié)果發(fā)展為具有橫向和縱向協(xié)同作用的結(jié)構(gòu)，提出了一個(gè)吸收范圍廣且在45入射角范圍內(nèi)極化不相關(guān)的圓錐型陷光超表面，同時(shí)將其中所顯現(xiàn)的現(xiàn)象以及規(guī)律給出了合理的解釋和歸納，為今后在類似的研究領(lǐng)域提供了理論基礎(chǔ)。
　　論文對普通采用的橫向“完美吸收”性質(zhì)進(jìn)行了研究，目的是為了了解發(fā)生“完美吸收”共振波長的變化規(guī)律。在上述研究的

3、基礎(chǔ)上，論文提出了一個(gè)在z軸（垂直膜結(jié)構(gòu)表面）方向上由周期性的金屬和介電物質(zhì)交替嵌套而組成的圓錐型陷光超表面結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用有限元法（FEM）計(jì)算了這種圓錐型陷光超表面結(jié)構(gòu)的反射譜，得到了一個(gè)超寬帶的反射譜，并且用有效介質(zhì)理論（EMT）進(jìn)行了理論驗(yàn)證。為了了解得到的超寬帶反射譜中存在的微觀物理圖像，本文進(jìn)一步研究了圓錐型陷光超表面結(jié)構(gòu)在垂直入射光場作用下的電場和磁場分布以及能流流動(dòng)方向圖。通過分析發(fā)現(xiàn)，在圓錐型陷光超表面結(jié)構(gòu)中，存在著局部