基于VO2、NaF和TiO2材料的红外线超宽带吸收器

设计了一种基于VO₂、NaF和TiO₂材料的红外线超宽带可调吸收器,并采用有限元方法对其吸收特性进行了分析。结果表明：当入射波垂直入射时,吸收率对偏振角不敏感。在21～25μm及35～43μm波长范围内,吸收率可以达到99.8%。在12～51μm范围内,吸收率可以达到90%。在0～55°入射角范围内,横磁(TM)波在12～52μm波长范围内,横电(TE)波在20～45μm波长范围内,吸收率均可达到80%以上。获得宽带吸收的主要原因是表面等离子体共振效应。通过改变VO₂的电导率,可以调节吸收器的吸收率,实现吸收率的可调性。所设计的红外线超宽带吸收器具有优良的吸收性能,在传感、探测及能量收集和转化等方面具有潜在的应用价值。     

基于狄拉克半金属和二氧化钒的三频带双调谐吸波体

提出了基于狄拉克半金属(BDS)和二氧化钒(VO₂)的三频带(triple-band)双调谐吸波体,通过时域有限差分法和等效电路模型(ECM)分析了吸波体的电磁特性。研究表明：当VO₂呈现出纯金属态时,吸波体会出现三个明显的吸收峰,平均吸收率为98.64%。同时,通过改变BDS费米能量和VO₂电导率可以动态调谐吸波体吸收峰处的谐振频率和吸收率。最后,分别讨论了吸波体吸波特性随BDS层、VO₂层和中间介质层厚度的变化规律。这为多带双调谐滤波器、吸波体的设计提供了理论依据。     

一种基于石墨烯的超宽带吸波器

提出了一种可用于微波段的可调超材料吸波器设计。该超材料吸波器由两个长度成一定比例的闭口金属环和一个十字形谐振器组成,在5~12 GHz频率范围内具有三个独立可调的工作频段（C和X波段）,分别为6.36 GHz、7.96 GHz、10.12 GHz,吸收率分别为0.937、0.999和0.993。在大角度入射时,该吸波器可保持较高的吸收效率。此外研究了设计结构的可调谐性,当顶层的二氧化钒（VO₂）处于全金属状态时,微波段有三个吸收峰,吸收率最高值分别为0.939、0.827、0.92。由于VO₂的电导率从30 000 S/m到200 000 S/m变化,吸收率在三个吸收峰上实现了动态可调。该研究结果在多波段传感检测中有潜在的应用前景。     

基于二氧化钒-狄拉克半金属混合超材料的单/双波段可切换太赫兹吸波器

提出了一种基于二氧化钒-狄拉克半金属混合超材料的单/双波段可切换太赫兹吸波器设计。利用二氧化钒的可逆相变特性来实现单/双波段功能之间的切换,当二氧化钒处于绝缘态时,通过改变狄拉克半金属的费米能级能量,可实现吸收峰值大小和位置的调控。数值仿真表明：当二氧化钒处于绝缘态且狄拉克半金属的费米能级能量设定为160 meV时,吸波器可以在0.97 THz和3.152 THz处出现两个吸收峰,吸收率分别为99.3%和99.7%,均超过了99%,说明在这两个谐振频率点处实现了几乎完美的吸收。而当二氧化钒变为金属态且狄拉克半金属的费米能级能量为160 meV时,吸波器在4.246 THz处出现一个吸收峰,吸收峰值超过98%。实际上,由于狄拉克半金属的存在,吸收率会受到费米能级能量的影响,仿真结果发现：当VO₂处于绝缘态时,狄拉克半金属费米能级能量对吸收峰值和谐振频率点有较大的影响;然而,当VO₂处于金属态时,狄拉克半金属的费米能级能量几乎不会改变吸收峰值和谐振频率。为了验证吸波器的吸波机理,引入阻抗匹配理论对吸波器进行分析。所提出的可切换超材料吸波器可以广泛...     

一种基于二氧化钒材料的可调谐吸波器设计

为了在THz波段获得TE波下的可调谐吸收频谱, 采用全波仿真的方法, 设计了一款基于二氧化钒材料的可调谐THz吸波器, 对该吸波器的吸收频谱、电场图、表面电流图以及能量损耗图进行分析, 并讨论了结构参量h₄, k以及入射角度θ对吸收频域和吸收带宽的影响。结果表明, 通过外部温控的方式改变二氧化钒谐振单元的物理特性可以获得可调谐的吸收频谱并改善吸波器的吸收性能, 该吸波器在温度T≥68℃时, 可以实现在2.70THz~3.36THz频段的宽带吸收(吸收率在90%以上), 相对带宽达到21.8%;在T＜68℃时, 可以实现多个单频点的吸收; 改变结构参量h₄, k可以改变吸收频点的位置以及吸收带宽, 改变入射角度θ可以影响吸波器的吸收效果。该研究对可调谐太赫兹器件的进一步探究是有帮助的。     

基于ITO柔性透明偏振不敏感超宽带超材料吸波器

设计了一种基于电阻膜氧化铟锡(ITO)的柔性透明偏振不敏感超宽带吸波器,并对其进行了分析和制备。利用ITO电阻膜图样产生欧姆损耗实现高吸收。仿真结果表明设计的超材料吸波器在2.7～12.1 GHz范围内可实现高于90%吸收率,相对带宽为127%,覆盖了S、C、X波段。由于结构的对称性,该吸波器对偏振角不敏感,且在45°宽入射角范围内具有高吸收率。通过阻抗匹配、等效电路理论、电场以及电流分布、结构参数分析了吸收机理。实验测量结果与仿真结果一致。该超材料吸波器具有超宽带吸收、极化不敏感和灵活性好等优点,可广泛应用于电磁屏蔽、雷达隐身技术等领域。     

一种新型可调谐宽带吸波器的设计

设计了一种新型可调谐且极化不敏感的宽带吸波器。采用了全波仿真方法对该吸波器的吸收率、电场图和表面电流图进行了计算, 并探讨了结构参数z、y 和入射角度啄对吸波器电磁波吸收特性的影响。研究结果表明, 该吸波器在12.17 ~14.19 GHz 频域的吸收率达到90% 以上, 通过激励不同的等离子体谐振区域不但可以改善其吸收特性, 实现吸波器的宽带吸收, 而且还能获得可调谐的吸收频谱。改变结构参数z 和y 可以在拓展吸收带宽的同时使吸收频域发生移动; 且该吸波器具有较好的角度稳定性。     

一种宽角度极化不敏感的高可调谐红外超材料完美吸波体（英文）

提出了一种高度可调、宽角度且具有完美吸收和极化不敏感的超材料吸波体.模拟的结果显示,在5.8μm处可达到最高吸收率99.9%;通过改变其几何参数,吸波体的谐振波长在3.4μm到8.6μm的范围内可任意地调节,且都具有不低于95%的峰值吸收率.在横磁波下,当入射角度小于80°时,吸波体的吸收率保持在95%以上;在横电波下,当入射角小于60°时,吸收率保持在92%以上.此外,极化角度在0到90°变化时,吸波体具有极化不敏感性.     

一种宽角度极化不敏感的高可调谐红外超材料完美吸波体

提出了一种高度可调、宽角度且具有完美吸收和极化不敏感的超材料吸波体.模拟的结果显示, 在5.8μm处可达到最高吸收率99.9%;通过改变其几何参数, 吸波体的谐振波长在3.4μm到8.6μm的范围内可任意地调节, 且都具有不低于95%的峰值吸收率.在横磁波下, 当入射角度小于80°时, 吸波体的吸收率保持在95%以上;在横电波下, 当入射角小于60°时, 吸收率保持在92%以上.此外, 极化角度在0到90°变化时, 吸波体具有极化不敏感性.     

基于二氧化钒超材料的双窄带太赫兹吸收器

提出一种基于二氧化钒(VO₂)超材料的吸收器,由3层结构组成,从上往下分别为2个VO₂圆、中间介质层和金属底板。仿真数据表明,该吸收器有2个很强的吸收峰,分别为4.96 THz和5.64 THz,相对应的吸收率为99.1%和98.5%。利用阻抗匹配理论和电场分布进行分析,阐明了吸收的物理机制,并进一步分析了结构参数对吸收率的影响。所提出的吸收器具有可调谐的特点,能够灵活调控吸收率,为太赫兹波的调控、滤波等功能的实现提供了良好的方案。该吸收器在图像处理、生物探测和无线通信领域都有潜在的应用。     

基于石墨烯超材料的宽频带可调太赫兹吸波体

基于二维材料石墨烯,设计了一款宽频带可调谐超材料太赫兹吸波体。该吸波体由三层结构组成,顶层为石墨烯超材料,中间层为二氧化硅,底层为金属薄膜。仿真结果表明,当石墨烯的费米能级为0.7 eV时,该吸波体在1.11~2.61 THz频率范围内吸收率超过90%,相对吸收带宽为80.6%。当石墨烯的费米能级从0 eV增大到0.7 eV时,该吸波体器件的峰值吸收率可以从20.32%增大到98.56%。此外,该吸波体器件还具有极化不敏感和广角吸收的特性。因此,它在太赫兹波段的热成像、热探测、隐身技术等领域具有潜在的应用价值。     

偏振选择可调谐双带太赫兹吸收器

提出并研究了一种偏振选择可调谐双带太赫兹吸收器。吸收器由顶层方形劈裂石墨烯环、中间SiO₂介质层以及底层金反射层组成。基于时域有限差分法的仿真结果显示,该吸收器在不同偏振光入射下均可以实现双带高效率吸收。x偏振光时在7.86和12.63THz处的吸收率分别为97.9%和91.2%;y偏振光时在6.30和10.52THz处的吸收率分别为94.1%和93.2%。通过改变石墨烯费米能级,可以对两个偏振的双带吸收峰波长进行调谐。此外,研究了介质层厚度和石墨烯劈裂环的物理参数对共振吸收峰的影响。因为在两个偏振状态下都能产生双带高吸收,所以此吸收器在太赫兹偏振成像、太赫兹传感、选择性光谱检测和偏振复用等领域有重要的潜在应用价值。     

Optimization of CO2 laser frequency stabilization viaexternal Doppler dither modulation

An external Doppler dither modulation scheme for locking the CO ₂ laser frequency to the center of the 4.2-μm fluorescence Lamb dip of CO₂ is discussed. The optimum values for the frequency dither, fluorescence cell temperature and CO₂ absorber gas pressure depending on the experimental conditions are determined. The design of two different dither mirror arrangements is described. With optimum parameters and with τ=40 ms integration time, it is possible to lock the CO₂ laser to within ±10 kHz to line center over several minutes. Measurements of ultrahigh-resolution Lamb dip spectra of the υ₂ as R (3,3) transition of NH₃ show the superiority of external dither modulation over the conventional internal modulation scheme with respect to the spectral purity of the laser radiation     

一种基于等离子体超材料的吸波器设计

为了在TE波下获得可调谐的吸收频谱,设计了一款基于等离子体超材料的吸波器。采用全波仿真方法对该吸波器的吸收率和表面电流图进行了计算,并探讨了结构参量c,v和入射角度θ对吸收率的影响。结果表明,通过激励不同的等离子体谐振区域不但可以改善其吸收特性,而且还能获得可调谐的吸收频谱;改变结构参量c和v可以在实现拓展吸收带宽的同时,使得吸收频域也发生移动;改变入射角度θ的大小对吸收率的影响不大。该吸波器具有很好的角度稳定性。     

基于电流变液的宽带可调超材料吸波体设计

为将超材料吸波体更好地应用于生产生活中,文中设计了一种基于电流变液的宽带可调超材料吸波体。通过在超材料吸波体中加载电阻器和介电常数电可调的电流变液实现宽带吸收和吸收频带可调。仿真结果表明,吸波体在8.296~15.128 GHz之间的吸收率超过了80%,在11.5~15 GHz之间的吸收率超过了90%,实现了电磁波的宽带吸收。随着电流变液外加电场强度的增加,其吸收频带逐渐往低频发生移动,实现了吸收频带的调控。此外,仿真证实,由于吸波体结构单元具有旋转对称性,其吸收特性具有极化无关性。     

CO2 laser stabilization to 0.1-Hz level using externalelectrooptic modulation

We have developed a frequency stabilization scheme for CO₂ lasers using only external modulation via an electrooptic modulator (EOM). One of the two laser sidebands which are generated by the EOM and frequency-modulated is set in resonance with a Fabry-Perot cavity, itself filled with OsO₄ as an absorber. The saturation signal of an OsO₄ line detected in transmission of the Fabry-Perot cavity is used for stabilization. We obtained a stability of 0.1 Hz (Δν/ν=3.5 10^-15) on a 100-s time scale, and a reproducibility up to 10 Hz with the strongest OsO₄ reference lines. These results largely improve the performance of our previous setup for which modulation was applied through piezoelectric transducers. Further, the stabilized laser is not frequency-modulated and is easily tunable     

基于圆顶锥壳阵列的超宽带太阳能吸收器研究

提出了一种顶锥壳阵列超宽带全向超材料吸收器,研究了圆顶锥壳的几何参数、顶部的几何形状以及不同密排方式对宽带吸收的影响.研究了包覆金属薄膜的圆顶锥壳阵列在太阳辐射能谱区的超宽带吸收特性,结果显示在250～2 500 nm范围内的平均吸收率达到95.39％.在0°～65°的大角度入射下,对于TE和TM偏振的平均吸收率分别为92.7％和94.59％,表明所提出的结构具有偏振无关和入射角不敏感性.空气质量1.5加权平均吸收率为95.24％,证明能够有效地吸收地球上的太阳辐射.通过结合胶体球光刻技术和表面镀膜成功制备了所提出的吸收器,初步测试结果表明,其吸收性能存在提升空间.     

基于多层结构的偏振不敏感超材料太赫兹宽带吸收器

为了解决宽带吸收器结构设计复杂的问题,提出了 一种结构简单、偏振不敏感、吸收性能优良的超材料太赫兹宽带吸收器.该吸收器采用对称结构设计,以金属层-介质层-金属层的三层架构为基础.其中,介质层中嵌入了两个不同尺寸的圆形金属片,从而形成多层结构.采用频域有限元法(Frequency Domain Finite Elemen...