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第298期(总第538期) 2017年4月10日   本期四版  上一期  下一期  更多期次
 
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太赫兹技术创新研究院在多项研究中取得新进展


(a)层状化定向天线结构;(b)天线增益;(c1-c8)天线定向发射场分布的数值仿真(c1-c4)和测试(c5-c8)


  本报讯(通讯员 邵晶婉)近期,上海理工大学光电信息与计算机工程学院下属的太赫兹技术创新研究院在庄松林院士的带领下,在太赫兹频段人工粒子的Fano效应中以及利用等效电路制备实现超宽带定向天线的研究中取得新进展。
  在太赫兹频段人工粒子的Fano效应方面,研究院在庄松林院士的带领下,通过与美国俄克拉荷马州立大学张伟力教授,南洋理工大学Ranjan2Singh教授以及东南大学崔铁军教授合作,在周期结构金属粒子中巧妙引入缺陷,实现了高Q值的多极子Fano效应的激发,其FoM(Fano强度与Q值的乘积)是普通的分裂环微腔结构(SRR)的2.5倍。利用这种人工粒子,不仅可以探测附着在人工原子表面的薄膜(物质)的光学特性,还可以通过将原子的Fano振荡频率设计在接近物质吸收峰的临近位置来探测样品的性质以及监控分解物层的降解特性和固体(液体化合物)的动态化学反应过程。此外,通过结构化的表面与特异性噬菌体结合,可以实现细菌的选择性检测(Fano共振位置的变化可能与细菌样品的浓度直接相关),从而实现细菌病原体的高效无标记检测。研究成果“Defect-Induced2Fano2Resonances2in2Corru-gated2Plasmonic2Metamaterials”发表在光学材料领域著 名 期 刊 Advanced2Optical2Materials上(DOI:210.1002/adom.201600960,2IF=5.359),文章第一作者为我校光电学院陈麟副教授,通讯作者为张伟力教授和朱亦鸣教授。该研究得到了国家973计划、国家重大科学仪器专项、国家自然基金重点项目和美国NSF等的资助。
  超宽带定向天线的研究方面,太赫兹技术创新研究院朱亦鸣教授和臧小飞副教授在庄松林院士的指导下,利用等效电路制备实现超宽带定向天线的研究中取得新进展。该研究工作的题目为“Broadband2unidirectional2behavior2of2electromagnetic2waves2based2on2transformation2optics”,发表于Scien-tific2Reports上(Sci.2Rep.27,2409412(2017))。该工作采用变换光学方法构建电磁波定向发射所需的变换介质:即构建平直均匀的空间和电磁波波前单向传播扭曲空间的一一对应关系,并根据麦克斯韦方程在两个空间上的变换不变性,获得电磁波定向发射变换介质。利用等效电路理论设计和加工层状化的变换介质(如图(a)所示,区域I,2II,2III中的电容和电感值将随着位置的变化而变化)。通过控制电磁波的波前,实现了宽带的电磁波定向发射 (15MHz~75MHz)(如图C1-C8所示)。如图(b)所示,器件在 45MHz时,其天线增益为14.5dB,等效于龙伯透镜的增益。该器件设计参数相对简单,便于实现。这项工作对于设计结构简单高增益的太赫兹定向天线具有一定的借鉴意义。该工作得到了国家重大仪器专项,国家自然科学基金,上海市科委基金的资助。

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