前言
电磁感应透明(EIT)最早在量子力学中提出,但是量子系统实验条件十分苛刻且费用较高,超材料的出现对电磁感应透明的研究提供了一种新的方法。利用超材料单元结构设计灵活,通过排列不同结构可以实现操控电磁波而且能够在常温下实现类 EIT 效应,极大地降低了量子系统中 EIT 效应的苛刻实验条件,吸引了广大研究人员的兴趣与研究。EIT 超表面的窄带、高效透射窗口可用作滤波器和光开关器件。依据 Kramers-Kronig 关系,吸收频谱的强烈色散效应将导致折射率的剧烈变化,因此 EIT 透明窗口频率处的群折射率增加并导致群速度降低,利用该效应可将 EIT 介质制作为慢光器件。同时,EIT超表面对于一些特殊物质的灵敏度较高,也可以只作为超表面传感器。
单元结构设计
这里为了方便起见,采用最简单的EIT结构(CW和SSR耦合)为例,模型如下:
![](https://file.jishuzhan.net/article/1723289897638301698/2f3184731562a3b635c932346f277c3c.webp)
本文的设计频段为0.4-0.8THz频段,入射光偏振方向为y方向。仿真结构如下:
![](https://file.jishuzhan.net/article/1723289897638301698/626d2285bf5fc748148891b0e9653266.webp)
电场和表面电流分析
从上图可知,EIT的产生频率为0.627THz附近。EIT处的电场和表面电流图分布如下:
![](https://file.jishuzhan.net/article/1723289897638301698/afd26ce72d06a4a649fb278b680c275e.webp)
从图中可以看出,SSR的电场强度和表面电流强度均大于CW结构上的强度,通过单独仿真CW和SSR可以得到其单独响应的对应谱线,在y极化方向上,CW被激发,SSR不能被激发,但由于两个结构有耦合因此可以产生EIT现象。
![](https://file.jishuzhan.net/article/1723289897638301698/5c093889133cdc6fc10906e2bae2965f.webp)
拟合计算
基于EIT是由于两个结构耦合产生,可以利用耦合模方程对仿真谱线进行计算验证,计算结果如下:
![](https://file.jishuzhan.net/article/1723289897638301698/ccb721faa73bb04b73044eae1d6144fb.webp)
通过调整超表面单元的结构参数,我们可以实现不同频率段下的EIT结构设计,同时也可以通过耦合模方程对其的产生机制进行研究和理论计算。
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