[发明专利]一种超稳定型电磁诱导透明超表面

说明书

本发明涉及一种超稳定型电磁诱导透明超表面；超表面是由多个硅基底上尺寸相同的几字型折线金属条和双U型开口金属环组成的结构单元在同一平面上周期性排列而成，几字型折线金属条居中放置在结构单元硅基底上，双U型开口金属环位于几字型折线金属条内侧，相邻的几字型折线金属条相互连接。几字型折线金属条左右两端横条延长至结构单元边缘。结构单元为亚波长微结构单元。当改变结构的相对位置，依然具有稳定的EIT结果，距离变化最大高达30μm，因此设计具有超稳定型EIT的性能指标。利用EIT在太赫兹频段的电磁性能，可用于制备慢光器件、高灵敏度传感器和非线性器件等太赫兹器件；对于太赫兹波段的EIT实际应用具有重要意义。

技术领域

本发明是超稳定型电磁诱导透明(EIT)超表面，在此，我们提出了一种新的平面太赫兹超表面耦合方案，由于两种不同模态间的耦合作用，该结构表现出典型的EIT行为，当物理上改变谐振腔之间的相对距离时，透明峰依然存在。该方法在慢光器件、高灵敏度传感器和非线性器件等新型光学元件上具有广阔的应用前景，成为太赫兹领域的研究热点。

背景技术

电磁诱导透明(EIT)是一种物理现象，这种EIT效应可以从发生在三能级原子系统中的破坏性量子干涉中得到解释，这种干涉会导致在一个宽的吸收带内出现一个狭窄的透明窗口，产生异常强的正常色散，由于色散特性的显著改变，使原本不透明的介质变得透明。脉冲群速度降低的实现主要依赖于强色散，而强色散是实现多样化效果的关键。然而，量子光学的实现对材料和实验环境的选择有着严格的要求，因此EIT效应在原子系统中的进一步研究和实际应用明显受到限制。近年来，通过耦合谐振器、电子电路和等离子体结构等非量子方法对类EIT响应进行了大量的仿真研究，特别是基于亚波长金属结构的一系列EIT行为模拟物，包括开口环谐振器、耦合波导微谐振器、多层结构等，由于其特殊的介质特性，引起了人们极大的兴趣，成为模拟EIT行为的一种方案。经典的EIT现象因其具有高透射性和减缓光脉冲的能力，在慢光光子器件、非线性器件、光学存储器和电磁吸收器等器件中得到了广泛的应用。超表面可视为二维结构的超材料，是指一种厚度小于波长的人工层状材料，可以通过改变其微结构的形状和尺寸，实现对电磁波偏振、振幅、相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控。太赫兹超表面具有平面结构，易于制造，并具有稳定的共振输出。因此，它是实现电磁诱导透明独特特性的一种好方法，并且在太赫兹频段具有潜在的应用。然而在以往提出的研究中，当金属结构的对称性被打破，或改变谐振腔之间的相对距离时，EIT响应将被显著的改变甚至消失，所以现有的结构存在不稳定性，容易引起工程误差，为了满足特定设备的要求，依然需要设计出新的结构模型来实现稳定的EIT行为。

发明内容

根据现有技术，本发明提出了一种新型的耦合谐振结构，这种结构由几字型折线金属条和双U型开口金属环组成，这一结构能表现出稳定的电磁诱导透明效应。同时几字型折线金属条以其连续连接的特点，方便作为集成电极使用，为实现电控电磁透明器件提供了一种有效的方式。

本发明在太赫兹范围内提出了一种新型的超稳定EIT结构，采用几字型折线金属条和双U型开口金属环组成的结构，以硅作为基底材料，铝作为金属材料，对该结构的亚波长微结构单元进行了仿真。我们的设计通过改变结构的空间构型，系统地研究了EIT的光谱响应及其电磁性能，可以观察到与以往的研究结果有所不同，当改变结构的相对位置，依然具有稳定的EIT结果出现，因此我们的设计具有超稳定型EIT的性能指标。同时利用该超表面单元结构的平移和旋转不变的特性，可消除在制造器件的过程中引入的加工误差的影响。超稳定效果的具体体现，将在下述实施例中做出说明。本设计中的超表面结构具有很高的现实意义和十分广阔的应用范围。

本发明的技术方案如下：

一种超稳定型电磁诱导透明超表面，其超表面是由多个硅基底上尺寸相同的几字型折线金属条和双U型开口金属环组成的结构单元在同一平面上周期性排列而成，双U型开口金属环位于几字型折线金属条内侧，几字型折线金属条左右两端横条延长至结构单元边缘；相邻的几字型折线金属条相互连接。

几字型折线金属条居中放置在结构单元硅基底上。