新型手性电磁超材料非对称传输性能设计分析

摘要

非对称传输型超材料在极化转换器与光电二极管等领域具有重要的研究意义及应用价值.本文借助于结构设计中的拓扑优化技术,设计出一种具有优异非对称传输特性的新型双层L型变体超材料结构,实现了线性极化波在K波段及Ka波段的非对称传输现象;数值仿真分析及实验结果表明,其非对称传输系数在21.65 GHz处达到0.8562,在28.575 GHz处达到0.8175,并通过分析在谐振频点处的表面电流、电场分布,阐明了双层L型变体超材料结构非对称传输性能的物理机理;此外,选取合理的几何参数并改变该结构金属层的旋转角度,进一步实现了对非对称传输现象的调控,并在K波段同时实现了线性极化波和圆极化波的非对称传输现象.本文采用拓扑优化设计方法得到的非对称传输型手性超材料结构具有结构简单、易调控等优点,且具有明确的方向性,在手性超材料结构设计领域拥有广阔的应用前景.