基于类悬链线结构的高效宽带超表面器件研究

发布时间：2024-06-12 05:44

　　由亚波长天线阵列构成的二维电磁超材料——超表面具有在亚波长尺度内对入射电磁波进行灵活调控的能力,近年来关于超表面的研究已经取得了丰硕的成果。为了提高超表面器件的效率和带宽性能,超表面经历了三个阶段:单层透射型金属超表面、金属-绝缘层-金属(MIM)结构反射式超表面以及全电介质透射型超表面。对于透射型超表面器件,基于金属材料设计的单层超表面由于具有很强的欧姆损耗而导致效率受限(≤25%);而基于离散策略设计的全介质型超表面的工作带宽较窄。本文围绕目前在设计同时具有高效率和宽带宽的透射型超表面器件面临的问题进行研究,工作的主要内容有:1、PB相位的产生与入射波长无关,因而在物理性质上具有固有的带宽特性。为了改善传统基于离散策略设计的PB相位型超表面带宽较窄的问题,对空间相位分布积分设计了类悬链线亚波长结构。经过优化后的类悬链线硅介质柱在23.08³3.52 THz波段内具有接近100%的衍射效率,基于该类悬链线硅介质柱设计并加工了偏折器以在实验上验证了基于类悬链线硅介质柱设计的超表面器件的效率和带宽性能。为了进一步验证类悬链线硅介质柱在设计复杂超表面器件中的性能,设计...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 超表面研究现状及应用
        1.2.1 超表面研究现状
        1.2.2 超表面器件
    1.3 研究目标及思路
    1.4 研究内容及论文结构
第2章 超表面理论基础
    2.1 引言
    2.2 几何相位
    2.3 超表面数值计算方法
        2.3.1 有限元法
        2.3.2 时域有限差分法
        2.3.3 有限积分技术
    2.4 矢量衍射理论
    2.5 本章小结
第3章 基于类悬链线介质柱的高效宽带相位调控及运用
    3.1 引言
    3.2 类悬链线介质柱的效率和宽带
        3.2.1 类悬链线介质柱建模
        3.2.2 类悬链线介质柱的效率和带宽
    3.3 基于类悬链线介质柱的偏折器
        3.3.1 广义折反定律
        3.3.2 偏折器
    3.4 基于类悬链线介质柱的自加速光束发生器
        3.4.1 自加速光束
        3.4.2 基于离散结构自加速光束发生器面临的问题
        3.4.3 基于类悬链线介质柱的自加速光束发生器
    3.5 本章小结
第4章 基于类悬链线狭缝的高效宽带相位调控及运用
    4.1 引言
    4.2 基于类悬链线狭缝的长焦深平面透镜
    4.3 基于类悬链线狭缝的一阶贝塞尔光束发生器
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3993311