[发明专利]一种全介质超表面电磁诱导透明谐振装置

说明书

本发明公开了一种全介质超表面电磁诱导透明谐振装置，其基底由介质材料制作且介电常数大于0且小于等于4；介质谐振单元的介电常数大于等于6；介质谐振单元由上横部、中横部、下横部、上纵部和下纵部组成，上横部、中横部、下横部相互平行，上纵部和下纵部相互平行，上横部、中横部、下横部分别与上纵部、下纵部垂直，上横部一端与上纵部一端结合处的转角为90°，上纵部另一端与中横部一端结合处的转角为90°，中横部另一端与下纵部一端结合处的转角为90°，下纵部另一端与下横部一端结合处的转角为90°，上横部和下横部长度不等。本发明可产生同时具有高Q值和高峰值透过率的类电磁诱导透明谐振，可应用于慢波效应、非线性效应和传感应用中。

技术领域

本发明涉及一种全介质超表面电磁诱导透明(类EIT)谐振装置，属于超材料技术领域。

背景技术

电磁诱导透明(EIT)是由多原子系统中的能级间干涉而产生。超材料类EIT效应是指通过超材料实现的在宽的阻带中出现一个窄的透过峰的类似于EIT的现象。其中的相消干涉会引起强色散作用，导致高群折射率，实现慢光效应。高品质因子的类EIT谐振可以应用于低损耗的慢光器件和高灵敏度的光学传感器中，并为非线性光学的研究开辟了新的方向。

传统的类EIT超材料都是由金属谐振结构基于Fano谐振构造。即由两个谐振结构分别产生宽的明模谐振和窄的暗模谐振，然后两个同频谐振相互干涉产生类EIT现象。但是金属结构的损耗较大，无法产生高透过率和高品质因子(Q值)的类EIT谐振。使用介质材料代替金属构建谐振结构可以大幅提高类EIT谐振的透过率和Q值。但是进一步地提高依然依赖于谐振结构的设计。文章Analogue Electromagnetically Induced TransparencyBased on Low-loss Metamaterial and its Application in Nanosensor and Slow-light Device，Plasmonics(2017)12：641-647介绍了一种新的结构设计方法，将明模和暗模谐振结构结合在一起，可以获得93％的透过率。然而如何获得同时具有高透过率和高Q值的类EIT谐振，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种全介质超表面电磁诱导透明谐振装置，以产生同时具有高Q值和高峰值透过率的类EIT谐振。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明种全介质超表面电磁诱导透明谐振装置包括基底和位于基底表面的呈二维周期性分布的介质谐振单元，所述基底由介质材料制作，基底的介电常数大于0且小于等于4；所述介质谐振单元的介电常数大于等于6；所述介质谐振单元由上横部、中横部、下横部、上纵部和下纵部组成，上横部、中横部、下横部相互平行，上纵部和下纵部相互平行，上横部、中横部、下横部分别与上纵部、下纵部垂直，上横部的一端与上纵部的一端的结合处的转角为90°，上纵部的另一端与中横部的一端的结合处的转角为90°，中横部的另一端与下纵部的一端的结合处的转角为90°，下纵部的另一端与下横部的一端的结合处的转角为90°，上横部和下横部的长度不相等。

进一步地，本发明所述上横部的左端与上纵部的上端的结合处的转角为90°，上纵部的下端与中横部的左端的结合处的转角为90°，中横部的右端与下纵部的上端的结合处的转角为90°，下纵部的下端与下横部的右端的结合处的转角为90°。

进一步地，本发明所述上横部的右端与上纵部的上端的结合处的转角为90°，上纵部的下端与中横部的右端的结合处的转角为90°，中横部的左端与下纵部的上端的结合处的转角为90°，下纵部的下端与下横部的左端的结合处的转角为90°。

进一步地，本发明所述上横部和下横部中的一个的长度大于中横部的长度，另一个的长度小于中横部的长度。

进一步地，本发明所述上横部和下横部中的一个与中横部具有相同的长度，另一个的长度大于中横部的长度。