双曲超材料光学特性及柱矢量聚焦效应研究

发布时间：2023-02-26 22:08

　　具有特异电磁性质的超材料逐渐成为了研究热点,其研究重点已从最初的左手材料,逐渐转移至双曲超材料(Hyperbolic metamaterials,HMMs)。此外,近年来由于石墨烯材料尺寸极小、损耗低,在太赫兹到近红外波段能够表现出良好的金属特性且具有较好的光学响应,改变其化学势或外加偏置电压能够调节石墨烯的光学性质,因而用石墨烯代替金属组成双曲超材料,能够拓展双曲超材料适用波段范围,提高结构集成度从而使得双曲超材料更具可调谐性。因此关于石墨烯-电介质双曲超材料(Graphene-Dielectric Multilayered Hyperbolic metamaterials,GDM HMMs)的研究具有十分重要的意义。亚波长聚焦的特殊性质具备广泛的应用,而柱矢量光束(Cylindrical Vector Beams,CVBs)具有独特的光场和偏振分布,在亚波长聚焦方面成为重点研究对象。截止目前,关于已经提出的许多不同关于柱矢量光束的调控方法都存在一定的局限性:传统透镜实现更加紧致的聚焦存在困难,而等离激元透镜无法对两个正交的偏振态同时实现聚焦。此外,近年来有关聚焦方面的工作多集中于光...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 双曲超材料基本概念及研究进展
        1.2.1 双曲超材料的概念
        1.2.2 双曲超材料的研究进展
    1.3 有限元算法简介
    1.4 本文主要内容
第二章 相关背景知识介绍
    2.1 石墨烯光学参数模型及其制备
        2.1.1 石墨烯的参数模型
        2.1.2 石墨烯的实验制备
    2.2 柱矢量光束
        2.2.1 CVBs的概念
        2.2.2 CVBs的产生方法
    2.3 两种柱矢量光束聚焦人工微结构
        2.3.1 一维光子晶体平凹镜对柱矢量光束的聚焦
        2.3.2 全介质光栅轴棱镜对柱矢量光束的聚焦
    2.4 本章小结
第三章 双曲超材料光学特性
    3.1 GDM HMMs双曲色散特性
        3.1.1 等效媒质理论
        3.1.2 石墨烯-电介质双曲超材料的双曲色散特性
    3.2 传输矩阵法计算透射谱
        3.2.1 传输矩阵法
        3.2.2 GDM HMMs中的传输矩阵法优化及透射谱
    3.3 不同厚度GDM HMMs透射谱的类F-P腔分析
    3.4 本章小结
第四章 基于GDM HMMs的柱矢量光束聚焦
    4.1 GDM HMMs结构参数优化
    4.2 等效媒质法在GDM HMMs中的有效性
    4.3 基于GDM HMMs柱矢量光束聚焦透镜的结构设计
        4.3.1 添加出射光栅实现光束的透射
        4.3.2 柱矢量光束的聚焦特性研究及器件设计
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 进一步研究展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢



本文编号：3750978