基于超表面結(jié)構(gòu)的太赫茲功能器件研究.pdf

1、超表面是一種人工二維周期結(jié)構(gòu)，具有超越自然界材料的性質(zhì)，可以實現(xiàn)自然界材料不具備的功能。近年來，太赫茲科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速。然而相對而言，其相關(guān)的光學(xué)功能器件研究仍然顯得有些滯后，極大限制了太赫茲科學(xué)技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展。因此，尋求一種集成化、低成本、易于調(diào)控的太赫茲器件制備方案顯得極為重要。超表面厚度小、體積小、易于調(diào)控等優(yōu)良特性恰好可以滿足以上條件。本文從超表面天線的設(shè)計、仿真、樣品制備和實驗測試方面對太赫茲光學(xué)功能器件進行探索研究。

2、>　　本文主要工作如下：
　　(1)探索了反射式超表面太赫茲波片的偏振特性。在仿真上，設(shè)計不同功能的波片陣列，分別模擬了陣列的異常反射偏振變化的效果，在實驗上，利用光刻和電子束蒸發(fā)微納工藝制作超表面樣品，搭建光學(xué)系統(tǒng)測量并驗證了仿真結(jié)果。實驗結(jié)果表明，這種基于超表面波片的方案在太赫茲應(yīng)用中是可行的。
　　(2)利用超表面天線單元設(shè)計制作產(chǎn)生太赫茲渦旋光束的相位板。首先，利用FDTD Solution仿真軟件驗證了超表面天線的

3、異常折射現(xiàn)象，結(jié)果與廣義斯涅耳定理完全一致，并根據(jù)仿真結(jié)果設(shè)計了不同的拓撲荷的渦旋相位板；然后，使用光刻與電子束蒸發(fā)制作透鏡超表面樣品；最后，搭建光學(xué)系統(tǒng)測量并驗證了仿真結(jié)果。
　　(3)設(shè)計具有聚焦效果的太赫茲超表面透鏡。利用FDTD Solution模擬仿真了其在太赫茲頻段的數(shù)值孔徑等光學(xué)特性，對不同情況下的仿真結(jié)果現(xiàn)象進行分析和解釋。在太赫茲波段，超表面聚焦透鏡的適用波長范圍可以達到2.7mm-3mm，這也證明了超表面結(jié)構(gòu)具