[发明专利]偏振无关的类电磁感应透明超材料

说明书

本发明属于超材料类电磁感应领域，具体涉及一种偏振无关的类电磁感应透明超材料,包括基底以及设置在所述的基底上的金属材料单元；所述的金属材料单元包括四个L型结构以及一个十字型结构；四个所述的L型结构组成正方形，且相邻的L型结构之间保有间隙2×g+w；所述的十字型结构设置在所述的正方形的中间且边缘由所述的正方形的间隙处延伸至所述的正方形外部。本发明所设计的超材料结构是中心对称的，在太赫兹波段下可以实现不受偏振光的影响而获得稳定的类电磁感应透明现象。

技术领域

本发明属于超材料类电磁感应领域，具体涉及一种偏振无关的类电磁感应透明超材料。

背景技术

电磁感应透明是1990年S.E.Harris在三能级原子系统中发现的，透明产生的原因是由于相干电磁场与多能级原子系统之间的量子相消干涉，产生的现象在某一频率处出现了强的透过率。通过研究发现电磁感应透明效应能够降低群速度和增强非线性效应，因此可以用来研究光开关及慢光效应。然而，电磁感应透明效应在实际应用中受到苛刻环境条件的限制，例如稳定的气体激光器和极低的温度，这极大地限制了电磁感应透明技术的进一步发展和应用，因此基于电磁感应透明的慢光效应研究也停滞不前。

目前所有的材料按介电常数和磁导率分可以分为四类，其中超材料就属于其中一类，科研人员把介电常数和磁导率同时为负的这种材料称为左手材料，超材料之前被称为左手材料。超材料是一种具有亚波长结构的人工合成材料，通过改变周期晶格的结构和尺寸，可以设计其物理性质，如磁导率和介电常数等。由于超材料具有自然界材料所不具备的一些特性，因此在一些新型领域方面获得实用性发展，科研人员通过利用超材料特殊的物理性质制备出一些功能器件，如隐身器件、超透镜、偏振旋转器和完美的吸收器等。基于超材料获得电磁诱导透明效应也是目前科研领域的一个热点。采用超材料不需要严苛的实验环境即可观察到电磁感应透明现象，有代表意义的研究是加利福尼亚大学的Zhang xiang等人在2008年的工作，他们设计出两个平行条和一个竖直条的超材料，通过不同的偏振激励发现了与原子系统类似的电磁感应透明现象，该现象被称为类电磁感应透明。太赫兹波的频率范围为0.1THz-10THz，近些年在太赫兹波段下研究类电磁感应透明现象也逐渐增多。许多生物大分子如各种生物蛋白酶和DNA碱基等，它们的特征振动频率恰好发生在太赫兹频段，并在太赫兹频段处有很强的共振吸收，同时也是因为太赫兹波具有较低的能量，不会破坏生物分子组织。因此利用超材料制作太赫兹传感器件应用前景良好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种偏振无关的类电磁感应透明超材料,解决了偏振敏感的问题以及在太赫兹波段下将该超材料作为生物传感器可以实现较高的灵敏度。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种偏振无关的类电磁感应透明超材料，包括基底以及设置在所述的基底上的金属材料单元；所述的金属材料单元包括四个L型结构以及一个十字型结构；四个所述的L型结构组成正方形，且相邻的L型结构之间保有间隙2×g+w；所述的十字型结构设置在所述的正方形的中间且边缘由所述的正方形的间隙处延伸至所述的正方形外部。g＝20μm,w＝15μm。

所述的L型结构的两个侧臂长度相等，长度为a＝140μm。

所述的基底的材料为二氧化硅，介电常数为3.8；基底为正方体结构，正表面变长为Px＝Py＝420μm，厚度为50μm。

所述的金属材料单元的制备材料为铜，电导率为5.8×10⁷S/m，厚度为3μm，宽度w＝15μm。

所述的十字型结构的两臂长度相等，长度为b＝380μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明所设计的超材料结构是中心对称的，在太赫兹波段下可以实现不受偏振光的影响而获得稳定的类电磁感应透明现象。