超材料调控电磁波极化特性研究

发布时间：2024-04-09 22:12

　　超材料作为一种人工合成的结构材料,具有很多自然界材料所不具备的奇特的性质。在过去的十几年中,超材料的应用涉及多个领域,例如增强天线性能、电磁隐身、频率选择、光束聚焦等。极化是电磁波的一个重要特征,传统的极化调控装置可以利用波片来实现,例如,结晶固体和液晶等,这些材料具有很强的双折射特性和较大的相位延迟。在微波频带中,通常采用铁氧体和多层光栅来实现电磁波的极化调控,但是这些材料存在厚度较厚和工作频带较窄等缺点,不能集成到微型光学系统中。随着超材料研究的日益深入,电磁波的极化调控可以通过各向异性或手性超材料实现,为调控电磁波极化状态提供了一种全新的技术途径。本文以超材料对电磁波极化特性的调控为研究内容,开展了微波段和可见光波段的反射型和透射型极化调控超材料的模型设计,优化仿真以及实验验证等一系列工作,设计出了宽带、高效的线极化波和圆极化波的极化调控超材料结构,详细分析讨论了产生极化调控的物理机理。本文的主要研究内容如下:(1)提出了一种的“一”字型结构反射极化调控超材料。首先,所设计的超材料结构可以实现高效宽频带的线极化波的反射调控。数值仿真结果显示所设计的超材料能够在8.16-15.32...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1材料的fi-/L坐标图

博士学位论文??ＤＯＣＴＯＲＡＬ?ＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ??能传播，只可以在双负材料或双正材料中传播。左手材料和传统的右手材料上可以在左手材料中传播，但是左手材料具有相速和群速反向、负折射率、地，当材料的介电常数Ｓ和磁导率ｐ在两坐标轴的交点处时，介电常数和磁的折射率也为０，电磁....

图１．２?（ａ）第一个负介电常数结构“１））第一个负磁导率结构；（ｃ）第一个负折射超材料??

开缝金属谐振环（Ｓｐｌｉｔ?Ｒｉｎｇ?Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ，?ＳＲＲ）［６７＿６９］、渔网结构（ｆｉｓｈｎｅｔ）?到分形结构（ｆｒａｃｔａｌ??ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）等「３＿７５１。通常构建的超介质单元在外加电场的激励下可以产生电谐振和磁谐振，图??１．３给出了典型的电谐振和磁谐振....

图１．７?（ａ）由两个正交的结构组成的结构示意图；（ｂ）测量和计算转换效率；（ｃ）峰值位??置的改变和ｈ的转换效率??

缘体－金属层结构被广泛地用来实现电磁波的偏振转换。??Ｊａｓｏｎ?Ｖａｌｅｎｔｉｎｅ提出了一种柱矩形柱状天线的超表面，在近红外光谱范围内几乎实现了??１００％的转换效率１＂巩所设计的超表面的顶部材料是硅和底部衬底银，如图１．８所示，与金属??谐振器相比，由于这种结构有着相对较低的....

图１．８正交极化反射系数??（ａ）振幅；（ｂ）相位；（ｃ）八个谐振单元的示意图??

传统偏振旋转器的大体积的缺点，研究人员在人工电磁超表面的应用领域开展了广泛的研宂??Ｘｕｅｊｉｎ?Ｚｈａｎｇ等人设计了一种基于波导模式和等离子体模式耦合的偏振旋转器，通过结??合局部等离激元（ＬＳＰ）表面等离激源（ＳＳＰ）的贡献，如图１．９所示，可以通过表面银结构的??孔径灵活地....

本文编号：3949713