透射型超透镜的焦场调控及其应用研究

发布时间：2021-04-25 17:54

　　近些年来,光学技术在微纳领域取得了广泛的应用,光场调控受到了越来越多的关注。在传统光学系统中,光线通过电介质透镜或抛物线形反射器进行聚焦。这种聚焦的光学元件体积庞大且外形弯曲,阻碍了现代光电器件微型化发展。近来提出了超表面（metasurface）概念,超表面是由一系列亚波长尺寸的纳米天线单元组成,可对光束波前相位进行0-2π范围的灵活调制。超表面作为平面和亚波长尺寸超薄器件的代表,可以整合抛物线形透射或反射相位实现传统透镜的聚焦功能。本论文的主要研究内容从超透镜出发,研究超透镜对焦场的调控以及实际光学应用。工作内容重点概况如下:首先,我们设计了基于TiO₂纳米天线阵列单焦点超透镜和纵向多焦点超透镜,可以高度灵活地调控焦场焦距、数值孔径、焦斑数量和轨道角动量等参数。然后,提出了多焦点涡旋超透镜能够在空间任意位置产生多个具有特定轨道角动量的焦场,并研究了高折射率纳米粒子和低折射率纳米粒子在涡旋焦场中的受力。接着,利用多区域全息超表面和多个亚波长探测器实现了新颖的和可扩展的轨道角动量检测方案。最后,提出了基于全息超表面的新型表面等离子体光镊,能够捕获和操控各种不同种类... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 超表面研究进展
        1.1.1 广义反射和折射定律
        1.1.2 基于Pancharatnam-Berry相位超表面
    1.2 超表面功能器件—超透镜
    1.3 本文主要研究内容
第二章 基于透射型超透镜的焦场调控
    2.1 引言
2天线超透镜设计">    2.2 基于TiO₂天线超透镜设计
    2.3 单焦点超透镜焦场调控
        2.3.1 聚焦特性
        2.3.2 不同焦距的超透镜
        2.3.3 不同数值孔径（NA）的超透镜
        2.3.4 不同轨道角动量的超透镜
    2.4 纵向多焦点超透镜焦场调控
第三章 基于多焦点涡旋超透镜的纳米粒子捕获和操控
    3.1 引言
    3.2 双焦点涡旋超透镜的设计
    3.3 MOVM捕获和操控纳米颗粒
    3.4 4π超透镜系统
第四章 基于多区域全息超表面的光学轨道角动量检测
    4.1 引言
    4.2 多区域全息超表面的设计
    4.3 表面等离激元焦场生成及应用
    4.4 OAM查找表的设计
第五章 基于全息超表面的纳米粒子捕获和操控
    5.1 引言
    5.2 SP焦场与纳米粒子相互作用
    5.3 表面等离子体光镊设计及介质粒子受力分析
    5.4 捕获和操控金属纳米粒子
第六章 总结和展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3159831