【摘 要】
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电磁感应透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)是一种三能级原子系统中的干涉效应,由于激发原子在不同跃迁途径产生量子干涉相消,导致光在共振频率处吸收减小甚至变成透明的现象。由于量子系统中的苛刻实验条件,基于量子系统的EIT现象难以实现。自然材料由于自身原子种类和结构的限制,对太赫兹波的调控能力十分有限,一些人工设计的结构并具备超常物理性质的超
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电磁感应透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)是一种三能级原子系统中的干涉效应,由于激发原子在不同跃迁途径产生量子干涉相消,导致光在共振频率处吸收减小甚至变成透明的现象。由于量子系统中的苛刻实验条件,基于量子系统的EIT现象难以实现。自然材料由于自身原子种类和结构的限制,对太赫兹波的调控能力十分有限,一些人工设计的结构并具备超常物理性质的超材料(metamaterial)的出现引起研究人员的广泛关注,利用超材料强大的电磁调控能力,使用超材料实现量子系统中的EIT现象成为现实。利用超材料实现EIT效应不仅避免了量子系统中苛刻的实验条件,而且在慢光器件、光存储器等方面具有突出优势和实用意义。本文利用锑化铟(Indium antimonide,InSb)优良的温敏特性,主要研究了基于InSb电磁感应透明主动开关控制,具体工作内容如下:(1)提出了由一个竖直InSb棒和两个水平InSb棒,三个棒组成周期的“F”形电磁感应透明结构。通过增加两个水平的InSb棒的距离和竖直InSb棒与水平InSb棒的间距,结果表明电磁感应透明窗口的透射振幅出现从开到关的状态调制。同时,由于InSb的温敏特性,外界温度从300K升高至350K,电磁感应透明的窗口中心频率往高频移动,实现对电磁感应透明窗口中心频率的主动调谐。(2)提出了通过热控制进行主动调制的电磁感应透明超材料结构。该结构由一个竖直的金属棒和两个开口环组成,InSb填充在开口环开口处,当外界温度从240K升高至320K时,电磁感应透明窗口经历开关调制,调制深度达到86.8%。改变单元结构,当外界温度从200K变为240K时,电磁感应透明窗口经历开关调制,调制深度达到77.7%,利用耦合谐振子模型对仿真结果进行拟合,拟合结果和仿真结果吻合的很好,均方根误差仅为0.1032。(3)提出了一种磁温可调极化不敏感的电磁感应透明超材料结构。模拟了温度为300K时x和y极化方向下的传输谱,结果表明两者的传输谱一致,因此该超材料具有极化不敏感性。研究了温度为300K时外界磁场分别在z、x和y方向下的传输谱,磁场强度逐渐从0.1T升高至0.7T,当外界磁场的方向与极化方向一致时,磁场强度的升高不影响超材料的传输谱,当外界磁场的方向与极化方向垂直时,磁场强度的增大导致共振频率红移。固定外界磁场方向和强度,外界温度从280K逐渐升高至310K,电磁感应透明窗口的中心频率逐渐蓝移。
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