[发明专利]基于固态等离子体的主动调谐类电磁诱导透明装置

说明书

基于固态等离子体的主动调谐类电磁诱导透明装置，采用金属和固态等离子体混合结构，通过切换固态等离子体的状态实现透明窗口的主动调谐；由带槽方形贴片和金属横切线组成，并将固态等离子体集成到超材料单元；通过调整固态等离子体的工作状态：当处于状态I时，横切线末端的固态等离子体处于未激发态，方形贴片缝隙中的固态等离子体处于激发；当处于状态Ⅱ时，横切线末端的固态等离子体处于激发态，方形贴片缝隙中的固态等离子体处于未激发；当在两个状态中自由切换时，能够实现传输窗口在较大范围内切换。本发明采用精细的结构设计，在无需改变物理尺寸参数的情况下，可实现太赫兹频率范围内的主动调谐的类电磁诱导透明，调谐范围可达403GHz。

技术领域

本发明属于超材料领域，具体涉及基于固态等离子体的主动调谐类电磁诱导透明装置。

背景技术

电磁感应透明（EIT）是一种发生在三能级原子系统中的量子破坏性干涉，在较宽的吸收光谱范围内产生一个清晰的透明窗口。当入射光的频率与谐振时原子跃迁的频率相匹配时，这种现象可能会增强。另一方面，因需要严苛的实验条件，如低温和高强度激光器等，量子干涉效应很难产生。因为类电磁诱导透明避免了原子系统中的苛刻的实验条件，利用超材料实现EIT效应受到了广泛关注。

相近谐振频率的模式之间的耦合是在超材料中获得经典EIT的必要条件。由外部电磁波直接激发的模式称为明模式，相比之下，暗模式只能与明模式进行近场耦合。实现类电磁诱导透明的主要耦合方法有两种：明-暗模式耦合和明-明模式耦合。在实际应用中，被动调制和主动调制是获得可调谐EIT的常用方法。前者需要改变物理几何结构实现类电磁诱导透明的动态调整，限制其实际应用中的灵活性，阻碍了类电磁诱导透明的进一步应用发展。

发明内容

针对现有被动调制的频率可调类电磁诱导透明，本发明提出一种基于固态等离子体的主动调谐类电磁诱导透明装置，无需改变装置的几何参数，通过改变固态等离子体的工作状态实现即可实现一定频率范围的主动调制。

基于固态等离子体的主动调谐类电磁诱导透明装置，包括下层的介质基板和上层的横切线和方形贴片，其特征在于：

所述横切线和方形贴片设置在介质基板上；

所述横切线的两边末端设有固态等离子体，所述方形贴片开有缝隙以嵌入固态等离子体；

通过改变固态等离子体的工作状态，实现太赫兹频率范围内的主动调谐的类电磁诱导透明。

进一步地，介质基板采用聚酰亚胺材料。

进一步地，横切线和方形贴片采用金材料。

进一步地，方形贴片上基于四条边开有四个朝向的条状缝隙。为尽可能减少入射电磁波方向对方形贴片的影响，四个条状缝隙成中心对称分布在贴片四周。另外，方形贴片缝隙的形状尺寸主要影响方形贴片的电流路径，进而影响其谐振频率。缝隙的设计需要使装置在两种工作状态下，方形贴片的谐振频率与横切线的谐振频率都要相近，从而二者在状态切换前后均可以相互耦合，实现可调类电磁诱导透明。

进一步地，装置包括状态I和状态Ⅱ，当装置处于状态I时，横切线末端的固态等离子体处于关闭状态，方形贴片缝隙中的固态等离子体处于开启状态；当装置处于状态Ⅱ时，横切线末端的固态等离子体处于开启状态，方形贴片缝隙中的固态等离子体处于关闭状态。

进一步地，对于开启状态，固态等离子体频率为2.90×10¹⁴ rad/s。

进一步地，对于关闭状态，固态等离子体频率设定为2.90×10⁸ rad/s。

进一步地，所述装置采用厚度10μm，尺寸300μm*300μm的介质基板，横切线总长为240μm，方形贴片大小为110μm*110μm，四边嵌入固态等离子体的缝隙尺寸为25μm*60μm，横切线与方形贴片之间的距离为20μm。

本发明达到的有益效果为：