紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型人工電磁結(jié)構(gòu)材料,其獨(dú)特的電磁諧振特性使之迅速成為了人工電磁結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。這種新型人工電磁結(jié)構(gòu)材料的出現(xiàn)極大地?cái)U(kuò)展了紅外波段電磁波與物質(zhì)之間的作用方式,使其在包括選擇性熱發(fā)射、敏感探測(cè)和紅外反探測(cè)等領(lǐng)域中展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。本論文以基于表面等離子體激元特性的紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,針對(duì)紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)吸收頻點(diǎn)單一、吸收頻帶窄的限制,圍繞多峰和寬頻吸波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)開(kāi)展了一系列的研究工作。論文工作討論了紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)研究中所涉及的表面等離子體激元激發(fā)機(jī)制、電磁響應(yīng)特性和諧振行為規(guī)律,并提出了多種具有多峰和寬頻吸收效果的吸波結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)紅外反探測(cè)這一應(yīng)用背景,提出了基于紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的熱輻射調(diào)控方法。本論文的主要工作如下:(1)構(gòu)建了適用于紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的等效電路模型。根據(jù)紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)中的電磁場(chǎng)與電流分布,建立了聯(lián)系吸波結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及介質(zhì)層材料參數(shù)與諧振頻率之間關(guān)系的等效電路模型,并結(jié)合表面等離子體激元的激發(fā)響應(yīng)特性,得出了影響吸波結(jié)構(gòu)諧振頻率的幾個(gè)關(guān)鍵因素,為多峰和寬頻吸波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。...

【文章頁(yè)數(shù)】：145 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 電磁吸波材料簡(jiǎn)介
        1.1.2 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型吸波材料
        1.1.3 基于表面等離子體激元特性的結(jié)構(gòu)型吸波材料
    1.2 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
    1.3 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
    1.4 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
    1.5 本論文的主要工作及創(chuàng)新
    1.6 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 周期性陣列結(jié)構(gòu)中表面等離子體激元的激發(fā)及光的響應(yīng)特性研究
    2.1 金屬的介質(zhì)色散模型
    2.2 傳播型與局域型表面等離子體激元
        2.2.1 SPP的色散關(guān)系
        2.2.2 SPP傳播的四個(gè)特征長(zhǎng)度
        2.2.3 SPP的激發(fā)方式
        2.2.4 LSPP及LSPP的激發(fā)
    2.3 基于表面等離子體激元特性的光學(xué)超常透射現(xiàn)象研究
        2.3.1 周期性亞波長(zhǎng)小孔陣列中光的超常透射現(xiàn)象
        2.3.2 周期性亞波長(zhǎng)小孔陣列中光的透射研究
            2.3.2.1 周期性亞波長(zhǎng)小孔陣列的實(shí)驗(yàn)制備及測(cè)試
            2.3.2.2 陣列結(jié)構(gòu)對(duì)周期性亞波長(zhǎng)小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.3 孔洞大小對(duì)周期性亞波長(zhǎng)小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.4 孔洞形貌對(duì)周期性亞波長(zhǎng)小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.5 介質(zhì)環(huán)境對(duì)周期性亞波長(zhǎng)小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.6 極化角度對(duì)周期性亞波長(zhǎng)小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.7 入射角度對(duì)周期性亞波長(zhǎng)小孔陣列透射性能的影響
    2.4 多層結(jié)構(gòu)中表面等離子體激元的激發(fā)及光的響應(yīng)特性研究
    2.5 本章小結(jié)
第三章 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)特性與諧振行為研究
    3.1 等效媒質(zhì)近似
        3.1.1 等效媒質(zhì)近似理論
        3.1.2 等效電磁參數(shù)的反演法
    3.2 等效電路法
    3.3 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)特性研究
        3.3.1 研究模型
        3.3.2 紅外吸超材料吸波結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)特性分析
    3.4 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的諧振行為研究
        3.4.1 影響紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)諧振頻率的因素
        3.4.2 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的諧振行為分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究
    4.1 基于介質(zhì)層材料設(shè)計(jì)的多峰和寬頻紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)
        4.1.1 基于介質(zhì)層材料設(shè)計(jì)的雙峰紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)
            4.1.1.1 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)制備及測(cè)試
            4.1.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
            4.1.1.3 吸收效果及吸收機(jī)理分析
        4.1.2 基于介質(zhì)層材料設(shè)計(jì)的寬頻紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)
            4.1.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
            4.1.2.2 吸收效果及吸收機(jī)理分析
    4.2 基于諧振圖案設(shè)計(jì)的多峰和寬頻紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)
        4.2.1 基于諧振圖案設(shè)計(jì)的雙峰紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)
            4.2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
            4.2.1.2 吸收效果及吸收機(jī)理分析
        4.2.2 基于諧振圖案設(shè)計(jì)的寬頻紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)
            4.2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
            4.2.2.2 吸收效果及吸收機(jī)理分析
    4.3 基于兩種諧振調(diào)制設(shè)計(jì)的寬頻紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)
        4.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.3.2 吸收效果及吸收機(jī)理分析
    4.4 基于慢波特性設(shè)計(jì)的寬頻紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)
        4.4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.4.2 吸收效果及吸收機(jī)理分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)熱輻射調(diào)控研究
    5.1 熱輻射基本定律與實(shí)際物體的熱輻射特性
        5.1.1 總功率定律
        5.1.2 黑體熱輻射基本定律
        5.1.3 實(shí)際物體的熱輻射特性
            5.1.3.1 發(fā)射率的定義
            5.1.3.2 Kirchhoff定律
        5.1.4 輻射溫度
    5.2 紅外探測(cè)與反探測(cè)
    5.3 紅外超材料吸波結(jié)構(gòu)熱輻射調(diào)控
        5.3.1 大氣窗口波段內(nèi)的熱輻射調(diào)控
        5.3.2 非大氣窗口波段內(nèi)的熱輻射調(diào)控
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文主要結(jié)論與研究展望
    6.1 全文主要內(nèi)容與結(jié)論
    6.2 后續(xù)研究工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：3789306