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文献类型

2 篇 学位论文

馆藏范围

2 篇 电子文献
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日期分布

学科分类号

2 篇 工学
- 1 篇 材料科学与工程（可...
- 1 篇 电子科学与技术（可...

主题

2 篇 动态可调超表面
1 篇 模型降阶技术
1 篇 传感特性
1 篇 广义临接条件(gst...
1 篇 二氧化钒
1 篇 计算电磁学
1 篇 太赫兹
1 篇 连续域束缚态
1 篇 狄拉克半金属
1 篇 机器学习

机构

1 篇 山东科技大学
1 篇 电子科技大学

作者

1 篇 赵颖
1 篇 高靖翔

语言

2 篇 中文

检索条件"主题词=动态可调超表面"

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详细简洁

排序：

太赫兹超表面动态可调连续域束缚态及传感特性的研究

太赫兹超表面动态可调连续域束缚态及传感特性的研究

引用

作者：高靖翔山东科技大学

学位级别：硕士

太赫兹（Terahertz,THz）波由于能量较低，与物质的相互作用较弱，限制了THz应用的发展。利用超表面可以实现THz场局域化增强，获得高品质（Quality,Q）因子，成为进一步提升THz与物质相互作用的重要解决思路，具有广阔的应用前景。然... 详细信息

太赫兹（Terahertz,THz）波由于能量较低，与物质的相互作用较弱，限制了THz应用的发展。利用超表面可以实现THz场局域化增强，获得高品质（Quality,Q）因子，成为进一步提升THz与物质相互作用的重要解决思路，具有广阔的应用前景。然而，通常制备的超表面由于入射方向辐射通道的存在，具有较大的辐射能量损耗，共振的Q因子受到限制。近年来，一种具有无限高Q因子的特殊共振模式——连续域束缚态（BoundStatesintheContinuum,BIC）引起了科研人员的广泛关注。BIC是一种电磁波与物质的强相互作用，尽管其频率和动量可能与真空模式匹配，但它仍被完全束缚在共振系统中，对外没有任何辐射,所以具有无限高Q因子以及零共振线宽等特点。虽然完美的BIC在现实中无法实现,但是其辐射泄露模式——准BIC依然具有极高的Q因子以及极大的场增强。本文在实现高Q因子准BIC的同时，通过将可调谐材料引入超表面，设计了三种基于狄拉克半金属或二氧化钒（VO2）的BIC动态可调超表面，以实现准BIC共振的振幅或频率的可调谐功能，并测试了其在折射率传感方面的性能。具体的工作如下:　　1.设计了一种基于对称保护BIC的狄拉克半金属-金属混合超表面结构。通过改变不对称参数使得BIC状态退化为有限线宽及高Q因子的准BIC状态，通过计算得到准BIC的Q因子最大为147。分析了混合超表面和传统金属超表面的电场、磁场及表面电流并进行对比，解释了准BIC产生的物理机制，证明了狄拉克半金属-金属混合超表面的有效性。通过改变狄拉克半金属的费米能级，在保持谐振频率不变的条件下实现了BIC到准BIC的动态调制，其最大调制深度为84.6％。最后对超表面单元进行编码排列，通过分别施加不同的栅极电压，实现了传统静态BIC超表面无法实现的动态显示功能。　　2.设计了一个太赫兹波段VO2和金属混合的双功能BIC超表面，该超表面在室温环境（VO2电导率σ为10S/m）下，可以作为折射率传感器，当温度升高（σ为10S/m-1000S/m）时，则可作振幅调制器。首先，通过打破超表面的对称性，在0.6THz附近实现了高Q因子的准BIC谐振，得到的Q因子最大为182。分析了Q因子随不对称度的关系，并通过表面磁场、表面电场分布以及表面电流矢量确定了准BIC产生的物理机制。随后，我们通过将σ从10S/m增加到1000S/m,探究了不同电导率下的准BIC透射系数的变化规律,实现了准BIC到BIC的动态调制，并计算了其调制深度为69.6％。最后我们探究了混合超表面的传感性能，折射率灵敏度最大为149.6GHz/RIU,优值因子（FoM）最大为9.3。通过改变温度，我们在同一个超表面上同时实现了共振振幅调制器和折射率传感器两种功能。　　3.设计了一个基于狄拉克半金属超表面的动态可调超灵敏传感器，通过改变两个谐振器的水平旋转角度实现了高Q因子的准BIC共振。计算了透射系数中准BIC共振的Q因子，其中在θ=1°时得到了最大的Q因子为1260。通过调节狄拉克半金属的费米能级，实现了准BIC谐振频率的移动，并探究了共振频率移动的机制。最后，我们将超表面用于折射率传感检测，通过改变狄拉克半金属费米能级，实现了谐振频率可调谐的超灵敏传感，其中当费米能级为800meV、400meV、200meV时，准BIC谐振频率分别为8.78THz、8.62THz、8.24THz,超表面传感器灵敏度分别为2313GHz/RIU、2268GHz/RIU、2160GHz/RIU,传感器的FoM分别为106.5、72.7、54,所得到的灵敏度及FoM相较于上一章节所设计的传感器均提高了一个量级。BIC与可调谐材料的结合突破了传统超表面传感器只能实现固定频率检测的缺陷，为太赫兹超表面传感器的设计提供了一个新的思路。

关键词：动态可调超表面狄拉克半金属二氧化钒太赫兹连续域束缚态传感特性

来源：评论

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电磁计算高性能算法研究

电磁计算高性能算法研究

引用

作者：赵颖电子科技大学

学位级别：硕士

计算电磁学作为一门汇聚了电磁学、计算机科学和数值计算方法等学科知识的交叉学科,为研究当今时代无处不在的电磁现象提供了理论和技术支持。以Maxwell方程组为核心的电磁场正问题分析和反问题求解是计算电磁学研究中的重要部分,正问... 详细信息

计算电磁学作为一门汇聚了电磁学、计算机科学和数值计算方法等学科知识的交叉学科,为研究当今时代无处不在的电磁现象提供了理论和技术支持。以Maxwell方程组为核心的电磁场正问题分析和反问题求解是计算电磁学研究中的重要部分,正问题可以归结为在不同的电磁环境参数下求解Maxwell方程组,反问题则可以看作在已知电磁响应的基础上反向寻找对应的电磁环境参数,针对它们的高效率、高精度的求解算法一直以来都是科学工程计算中极具挑战但又富含机遇的一项工作。本文基于目前时域电磁学中一类正问题和一类反问题所面临的计算挑战,结合传统数值计算方法和机器学习方法,研究它们的快速高效的解决方案。主要研究内容分为如下两个方面:（1）针对电磁散射分析的正问题研究,传统的DGTD数值方法通常受限于巨大的离散自由度,特别是对于参数化的电磁问题,计算成本往往是巨大且不可承受的。为了提高计算效率,本文设计了基于两步本征正交分解技术（POD）和高斯过程回归方法（GPR）的一种非入侵式降阶建模（NIROM）算法（命名为POD-GPR算法）,以数据驱动的方式来近似降阶系数与时间及参数之间的非线性关系,从而实现了线上查询与线下物理建模的完全解耦。误差分析和数值实验结果展示了POD-GPR算法的有效性和优越性,在保证较高的精确度下,其效率远高于传统的DGTD方法。（2）动态可调电磁超表面是一种灵活控制电磁波的新兴手段,其电磁响应与材料参数（如动态张量电磁极化率（?））之间的关系一般由广义临接条件（GSTCs）来进行表征。然而,当涉及控制与设计（?）值的反问题时,GSTCs由于需要复杂的积分和除法运算,通常难以被用来根据电磁响应解析求解（?）。本文将求解动态（?）的反问题转化为一个序列控制问题,基于FDTD数值模拟,采用近端策略优化（PPO）强化学习算法和神经网络相结合的方式来设计出一种智能高效的、不依赖人类协助的、广泛适用的（?）求解算法（命名为GSTCs-PPO算法）,辅助动态可调电磁超表面的控制与设计,促进电磁超表面应用范围的进一步拓展,实现对电磁波更灵活有效的控制。数值结果展现了GSTCs-PPO算法的可行性、正确性和有效性。

关键词：计算电磁学模型降阶技术动态可调超表面广义临接条件(GSTCs) 机器学习

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