电介质超表面磁镜

发布时间：2024-05-26 22:47

　　超表面是一种特殊的二维平面超材料,通过在超单元的两侧引入不连续变化的电磁波响应,可以高效地按照预想来操控反射和透射波的相位、振幅、以及极化。相比于传统三维超材料,亚波长超表面具有更短传播距离因而其吸收损耗小、重量轻体积小更易制作和集成。超表面已经在天线、传感、主动元器件、以及集成技术等方面展现了巨大应用潜力。高频段特别是光波段的金属超表面存在着很高的本征欧姆损耗,而电介质材料则展现了更小的损耗,因此高性能的电介质超表面得到了快速发展。通过调节亚波长高折射率电介质超单元的几何参数,可以提供丰富而强度相近的电和磁Mie共振。将由电介质超表面激发的不同电磁共振散射模式在空间中进行相长或相消干涉,从而进行电磁波相位、振幅、极化的操控。因此,电介质超表面在拓扑光子学、光学天线、以及许多新奇的光子功能元器件和设备中有大量研究和应用。光学诱导的磁镜在不同波段都获得了显著突破。基于电和磁的Mie共振是产生电介质超表面磁镜的主要途径之一。磁镜的界面零反射电场相位变化使得磁镜可以消除在金属电镜中普遍存在的半波损失,从而增强了磁镜表面附近的电场,可以用于增强界面附近的光与物质相互作用,推动生物传感、天线、光...

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图1.1超表面的电磁波相位调制

电介质超表面磁镜2此外，这种平坦的超薄构型有利于器件集成。通过调整超表面上排列单元的顺序，可以有效地设计等效阻抗、振幅、相位或者偏振态从而对表面处的反射及透射波进行调控，实现了令人新奇的调制效果[13]。因此，超表面可以保持与入射波良好的相互作用，其低剖面、低损耗在器件中也有很高....

图1.2增强的光透射（EOT）

电介质超表面磁镜5图1.2增强的光透射（EOT）。（a）金属薄板上的孔阵列EOT[20]，（b）薄金属板上的随机线孔诱导的EOT[21]，（c）介质-金属-介质（ABA）结构中的EOT[22]，（d）超材料中的EOT[23]。阵列布拉格散射的相互作用。它们满足动量匹配条件0sin....

图1.3超表面增强吸收

电介质超表面磁镜6实验测量的反射和透射光谱。实验表明这种结构能够十分有效地抑制反射从而增强结构的透射。图1.3超表面增强吸收。（a）微波超表面吸收器[26]，（b）太赫兹超材料吸收器[27]，（c）中红外超表面吸收器[28]，（d）和（e）近红外超表面吸收器[29-30]，（f）....

图1.4反射模式中的极化操控

电介质超表面磁镜8图1.4反射模式中的极化操控。（a）左侧：理论计算（实线）、模拟（实星）、实验（空心圆）随频率变化的极化转化率(PCR)，插入是实验样品图，理论计算（实线）和模拟（实星）得到在正入射时频率依赖的反射相位变化[35]。（b）实验得到波长依赖的PCR曲线，插入图为样....

本文编号：3982407