基于梯度相位超表面的THz波透镜研究

发布时间：2021-01-19 14:07

　　电磁波振幅、相位、偏振态的任意操控是电磁学领域热点研究课题。一直以来,一般都是通过在传播路径上的相位积累来达到对电磁波控制。但自然材料庞大的体积和较高的损耗,导致这种方法对电磁波的操控变得十分复杂与低效。超表面是二维形式的超材料,电磁波经过超表面时会引入一个相位突变,能够对电磁波的波前相位进行操控。亚波长尺度的超表面结构能有效的在较小的尺寸和很薄的厚度上实现对电磁波传播方式的改变,突破了传统材料体积上的限制。基于设计结构的不同,可以实现对电磁波进行任意需求的操控。本文根据梯度相位理论设计了几类透射式亚波长周期型结构的超表面来对THz波的透射波前相位进行调控,以实现对THz波传播方式的人工调控。首先,我们通过仿真设计了一组能够在THz频段产生响应的V型谐振天线结构单元。这些结构单元对入射的THz波的极化具有调控能力,交叉极化透射波与入射的THz波会产生一个相位突变,而不同结构单元的相位突变的数值是不同的,通过人为的控住,可以形成不连续的梯度相位,相位的范围可以覆盖0到2。其次,根据费马原理和梯度相位理论,利用上述设计的一组V型金属天线结构单元,设计了三种超透镜。金属天线结构单元根据实现功... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：46 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）自然材料与人工超材料组成单元的区别（b）微波人工超材料由于超材料（metamaterials）的物理性质主要是由亚波长周期性结构单元而

第 1 章 绪论律的一种可以用来控制电磁波传播方式的新手段被提组最早提出超表面这一新概念[28-30]，该课题组设计了属谐振单元,如图 1.2（a）所示，图中分别给出了仿真射电磁波各自的幅值和相位的突变大小。从结果中可度相当，相位呈梯度变化。这些单元构建了能够在中梯度超表面，实现了异常折射的现象，从而将传统的扩展，称为广义斯尔耳定律，并通过实验证实了可以空间中电磁波传播方向的任意角度的偏转，如图 1.2（不同的单元结构空间排布设计了具有不同功能的超表、平面透镜[31]及螺旋相位阵面等[32]，同时该课题组深突变的工作原理[31,32]。其他课题组基于超表面这一概念新结构用来构建各种功能的调控电磁波的超表面，但

第 1 章 绪论时的突变相位被称为几何相位（P-B 相位），这个超表面同样定律，实现对入射圆偏振光异常偏折，并且研究发现这个超到可见光都保有优良的鲁棒性。同年复旦大学周磊[34]课题抛物线排布的反射式聚焦面，如图 1.3（c）和（d）。该课题组的“H”形单元构建了能够实现反射式聚焦的超表面，该反射式毫米波实现聚焦。2013 年，Nathaniel 等[35]设计了基于法布里效透射式线偏振转换的结构，如图 1.3（e）和（f），结构前后行选择，可以透过交叉偏振光，反射共偏振光，使电磁波多，实现了具有高效率的透射式异常偏折超表面。2014 年，Ni互补原理设计的 V 型狭缝天线，提出了等离子体激元型超表度上实现了对可见光波段超短焦距的光束聚焦。( a )( b)

【参考文献】：
期刊论文
[1]利用介质超材料控制太赫兹波的振幅和相位[J]. 张学迁,张慧芳,田震,谷建强,欧阳春梅,路鑫超,韩家广,张伟力.  红外与激光工程. 2016(04)
[2]太赫兹通信技术发展现状及其军事应用展望[J]. 王康年,刘红云,卢明伦,李常春,严鑫.  无线电通信技术. 2014(05)



本文编号：2987135