基于橢圓形介質(zhì)超表面結(jié)構(gòu)的光束調(diào)控研究.pdf

1、偏振是電磁波最重要的性質(zhì)之一，調(diào)控電磁波的偏振態(tài)在光學(xué)應(yīng)用和科技研究中至關(guān)重要。Metasurface是一種能夠完全控制電磁波的新型平面結(jié)構(gòu)，它的厚度遠(yuǎn)小于入射光波長。然而，由于金屬的歐姆損耗，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的透射型金屬超表面效率普遍很低。特別地，介質(zhì)超表面能夠高效的實(shí)現(xiàn)對電磁波的任意控制，因此介質(zhì)超表面結(jié)構(gòu)在透鏡、波束調(diào)控、光學(xué)全息和結(jié)構(gòu)光產(chǎn)生等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文的工作是對介質(zhì)超表面結(jié)構(gòu)的光束調(diào)控進(jìn)行研究，主要工作如下：

2、　　首先，設(shè)計(jì)了兩種基于非晶硅的寬頻帶、高效率的偏振轉(zhuǎn)換器。研究結(jié)果表明，寬帶偏振轉(zhuǎn)換器在300nm帶寬內(nèi)將95%以上的同極化線偏振光轉(zhuǎn)化為交叉極化偏振光，交叉極化透射率超過90%。而且，當(dāng)入射角為30°時(shí)，寬帶偏振轉(zhuǎn)換器仍能在很寬的頻帶內(nèi)保持良好的性能。為了將交叉極化偏振光與同極化偏振光在空間分離，我們選擇了幾個(gè)大小不同的橢圓非晶硅天線集合成一個(gè)周期，實(shí)現(xiàn)了方向性的偏振轉(zhuǎn)換器。這個(gè)方向偏振轉(zhuǎn)換器的交叉極化透射相位能覆蓋2π相位范圍，而

3、且方向偏振轉(zhuǎn)換器在1250 nm-1550 nm范圍內(nèi)，能將90%以上的同極化線偏振光轉(zhuǎn)化為交叉極化偏振光，交叉極化透射率超過85%。與金屬超表面相比，介質(zhì)超表面能夠完全控制電磁波的偏振和相位，并且在很寬的頻率范圍內(nèi)保持很高的效率。
　　其次，提出了兩種基于非晶硅的偏振分束器。設(shè)計(jì)的偏振分束器實(shí)現(xiàn)了圓偏振光的偏振轉(zhuǎn)換和異常折射光的控制，展示了寬頻帶和高效率的波前控制。研究結(jié)果表明，第一個(gè)偏振分束器在300nm帶寬內(nèi)的交叉極化透射率