设计了一种工作在S波段的能量选择表面，可实现超宽带自适应强电磁防护。该结构由两层金属周期结构组成，顶层为两个对称分布的金属条和一个金属片，金属条与金属片间加载两个PIN二极管；底层为十字架结构。当入射电磁波场强低于阈值时，能量选择表面工作在透波状态，电磁波可以传播；当入射电磁波场强超过阈值时，金属条和金属片之间产生的感应电压使得PIN二极管导通，此时能量选择表面进入防护状态，电磁波被屏蔽。通过对能量选择表面在PIN二极管导通和截止状态下的表面电流和电场分布以及等效电路模型进行分析，解释了该结构的工作原理。采用PCB制作工艺加工了实物样板并对弱场入射下的插入损耗以及强场入射下的防护效能进行测试。实验和仿真结果匹配性良好，表明该能量选择表面在透波状态下的工作中心频率为2.7 GHz，插入损耗小于1 dB的工作频带为2.2～3.5 GHz；在防护状态下，工作频带的防护效能大于10 dB，达到了超宽带的要求。

为了研究当单层石墨烯位于多层Fabry-Pérot(F-P)谐振腔中时, 系统近全吸波模式与多层F-P谐振腔数目之间的关系, 同时提高系统对吸波模式的调控能力, 采用严格耦合波分析法, 对石墨烯多层F-P谐振腔系统的吸波响应进行了研究, 分析了临界耦合条件下双层和3层F-P谐振腔结构的光谱响应特征。结果表明, 双层和3层F-P谐振腔可调谐近全吸波体, 分别形成了两个99%以上和3个96%以上的近全吸波模式; 通过对石墨烯掺杂可以实现对3层F-P谐振腔系统吸波特性的调节, 通过改变3层谐振腔的结构可以控制系统吸收模式的数量和相对位置。该研究为可调近全吸波系统引入更丰富的吸波线型。

为了更加有效地利用亚波长光栅/介质波导结构调控Fano共振,使用石墨烯介质堆栈代替石墨烯单层作为缓冲层,采用严格耦合波分析方法仿真改进后的结构,研究了堆栈单元中纳米级介质厚度增强石墨烯电导率的变化对整个堆栈结构等效介电常数的影响。结果表明,若系统作为高效光开关使用,则所需的石墨烯化学势改变由原来的0.06eV减小到了0.02eV,且开关调制深度高达94%; 若系统作为可调谐吸波体使用,则其频率调制深度由原来的0.14THz增加到了0.36THz,大大扩展了吸收谱的调节范围。改进的结构提高了系统调控Fano的能力。

提出一种改进的参数优化局部一维时域有限差分(LOD-FDTD)方法, 该方法将时间步长等分成3步, 沿坐标方向加上色散控制因子, 以降低数值色散误差。本文首先证明改进方法的稳定性, 并分析其数值色散误差。结果表明改进方法的数值色散误差小于传统的LOD-FDTD方法。

为实现强电磁脉冲防护和信号收发的兼容, 研究了一种基于能量选择机制的强电磁防护结构, 即能量选择表面。该防护表面利用半导体压控导电特性, 实现了强场辐照时防护表面由高阻态向低阻态的转变, 具有能量低通特性和超宽带特性。利用场路协同仿真方法, 分析了能量选择表面瞬态响应与PIN二极管阻抗特性、强电磁脉冲峰值场强及脉冲前沿的关系, 结果显示: 尖峰泄漏功率和响应时间与Ⅰ层厚度、强电磁脉冲峰值场强成正比, 与少数载流子寿命成反比变化。