基于太赫兹超表面的异常折射光学特性研究
发布时间：2021-10-30 00:23
超表面是一种由亚波长单元结构按照一定规律排列而成的平面结构,满足广义斯涅耳定律,相比于传统光学元件可以有效减少结构的尺寸。超表面通过设计合适尺寸的谐振单元,可以实现在自然界中不存在的材料特性,比如负的介电常数、负的磁导率。超表面可以在亚波长范围内引入光学特性的突变,实现对传播光束的相位、振幅及偏振态等特性的控制,打破了传统光学器件对传播效应的依赖。太赫兹波介于红外与微波之间,相比常规的微波、红外、可见光波段,THz波在安检、通信、生物医学等领域有更大的应用前景。本文设计出了一种可以对光束实现异常折射的柔性的超表面,工作频率为4.3THz。首先,对超表面的异常折射的原理进行了研究,发现利用不同张角的V形谐振结构按照一定的周期顺序排列,其相位变化的覆盖范围为0-2π,可以对入射光进行有效的调控。其次,通过理论模拟和实验测量研究了其异常折射的特性,分别对TE和TM两种不同模式的光正入射时的特性进行了研究,证实其可产生正常折射的共偏振波和异常折射的交叉偏振波,且两种模式下的共偏振波和交叉偏振波的振动沿着不同的方向。最后,以TM模式光为研究对象,探究了超表面的异常折射稳定性,证实了小角度形变对异...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：45 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波谱
图 1.2 (a)V 形天线在电子显微镜（SEM）下的电子显微图。图像上黄色的部分是天线的超晶胞结构。图(b)当 y 偏振光垂直入射时，广义 Snell 定律原理图。2012 年，Ni 等人在光波段异常折射的基础上，论证了异常折射现象也存在于近红外波段[37]。他们利用 V 型的等离子体纳米金属天线阵列（如图 1.3 所示），在分界面引入不连续的突变相位。他们研究发现这种类型的天线支持非对称模式，通过选择不同的参数可以调节交叉偏振光的相位延迟，可以在超薄的表面控制波前相位，达到控制异常折射和反射效果。他们设计的宽频超表面，工作波长可以从 1μm 到 9μm，这个研究在空间相位调制、光束控制、等离子体透镜等方面具有很大的应用，推动了变换光学和芯片光学的发展。
图 1.2 (a)V 形天线在电子显微镜（SEM）下的电子显微图。图像上黄色的部分是天线的超晶胞结构。图(b)当 y 偏振光垂直入射时，广义 Snell 定律原理图。2012 年，Ni 等人在光波段异常折射的基础上，论证了异常折射现象也存在于近红外波段[37]。他们利用 V 型的等离子体纳米金属天线阵列（如图 1.3 所示），在分界面引入不连续的突变相位。他们研究发现这种类型的天线支持非对称模式，通过选择不同的参数可以调节交叉偏振光的相位延迟，可以在超薄的表面控制波前相位，达到控制异常折射和反射效果。他们设计的宽频超表面，工作波长可以从 1μm 到 9μm，这个研究在空间相位调制、光束控制、等离子体透镜等方面具有很大的应用，推动了变换光学和芯片光学的发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹科学与技术[J]. 牧凯军,张振伟,张存林. 中国电子科学研究院学报. 2009(03)
[2]太赫兹波科学与技术[J]. 周泽魁,张同军,张光新. 自动化仪表. 2006(03)
[3]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
[4]太赫兹科学与技术研究回顾[J]. Bradley Ferguson,张希成. 物理. 2003(05)
博士论文
[1]太赫兹光场调制超表面器件的设计与表征[D]. 贺敬文.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]基于超表面结构的太赫兹功能器件研究[D]. 李瑶.华中科技大学 2017
本文编号：3465672
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：45 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波谱
图 1.2 (a)V 形天线在电子显微镜（SEM）下的电子显微图。图像上黄色的部分是天线的超晶胞结构。图(b)当 y 偏振光垂直入射时，广义 Snell 定律原理图。2012 年，Ni 等人在光波段异常折射的基础上，论证了异常折射现象也存在于近红外波段[37]。他们利用 V 型的等离子体纳米金属天线阵列（如图 1.3 所示），在分界面引入不连续的突变相位。他们研究发现这种类型的天线支持非对称模式，通过选择不同的参数可以调节交叉偏振光的相位延迟，可以在超薄的表面控制波前相位，达到控制异常折射和反射效果。他们设计的宽频超表面，工作波长可以从 1μm 到 9μm，这个研究在空间相位调制、光束控制、等离子体透镜等方面具有很大的应用，推动了变换光学和芯片光学的发展。
图 1.2 (a)V 形天线在电子显微镜（SEM）下的电子显微图。图像上黄色的部分是天线的超晶胞结构。图(b)当 y 偏振光垂直入射时，广义 Snell 定律原理图。2012 年，Ni 等人在光波段异常折射的基础上，论证了异常折射现象也存在于近红外波段[37]。他们利用 V 型的等离子体纳米金属天线阵列（如图 1.3 所示），在分界面引入不连续的突变相位。他们研究发现这种类型的天线支持非对称模式，通过选择不同的参数可以调节交叉偏振光的相位延迟，可以在超薄的表面控制波前相位，达到控制异常折射和反射效果。他们设计的宽频超表面，工作波长可以从 1μm 到 9μm，这个研究在空间相位调制、光束控制、等离子体透镜等方面具有很大的应用，推动了变换光学和芯片光学的发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹科学与技术[J]. 牧凯军,张振伟,张存林. 中国电子科学研究院学报. 2009(03)
[2]太赫兹波科学与技术[J]. 周泽魁,张同军,张光新. 自动化仪表. 2006(03)
[3]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
[4]太赫兹科学与技术研究回顾[J]. Bradley Ferguson,张希成. 物理. 2003(05)
博士论文
[1]太赫兹光场调制超表面器件的设计与表征[D]. 贺敬文.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]基于超表面结构的太赫兹功能器件研究[D]. 李瑶.华中科技大学 2017
本文编号：3465672
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