基于介質(zhì)材料的超構(gòu)表面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近些年來(lái)，超構(gòu)表面在一系列對(duì)電磁波的調(diào)控作用受到廣泛的關(guān)注，超構(gòu)表面的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和如何有效地增加動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制是非常重要的研究方向。當(dāng)光束經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的光學(xué)器件時(shí)，光束波陣面隨著光程的增加產(chǎn)生相應(yīng)的累積相位。超構(gòu)表面對(duì)光束調(diào)制的原理是在超構(gòu)表面上引入相位階躍。超構(gòu)表面的功能依賴于構(gòu)成超構(gòu)表面的天線單元。不同材料和不同形狀的天線都決定著超構(gòu)表面的性能。目前大部分超構(gòu)表面都是由耦合效率低和損耗高的金屬天線構(gòu)成，并且金屬天線超構(gòu)表面具有低效率透射工作

2、模式。本文研究基于長(zhǎng)方體硅天線的超構(gòu)表面，并且對(duì)多種超構(gòu)表面光學(xué)器件性能的進(jìn)行研究，包括線性偏振轉(zhuǎn)換器，光束偏折器，平面柱面鏡聚焦，動(dòng)態(tài)調(diào)控焦距平面柱面鏡聚焦。
　　首先，利用電磁理論分析介質(zhì)材料顆粒的諧振特性，研究了介質(zhì)納米顆粒與電磁波相互作用的諧振響應(yīng)特性。基于金屬天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)硅天線單元結(jié)構(gòu)，計(jì)算分析了硅天線在近紅外波段與電磁波相互作用的諧振特性。計(jì)算說(shuō)明設(shè)計(jì)的硅天線在紅外波段產(chǎn)生了兩個(gè)諧振反射峰，提供了硅天線設(shè)計(jì)超構(gòu)表面的基

3、礎(chǔ)。
　　其次，基于硅天線在紅外波段的諧振特性，分析了各個(gè)幾何參數(shù)對(duì)硅天線的散射特性影響，得到了不同幾何參數(shù)組合的硅天線單元，為設(shè)計(jì)各種功能的相位型超構(gòu)表面提供了很好的基礎(chǔ)。利用選取出來(lái)的八個(gè)不同結(jié)構(gòu)硅天線，設(shè)計(jì)了不同功能的相位型超構(gòu)表面，計(jì)算了各個(gè)不同功能的超構(gòu)表面性能，得出了不同功能的超構(gòu)表面實(shí)現(xiàn)性能參數(shù)。利用向列液晶的溫度特性，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)調(diào)控焦距平面柱面鏡超構(gòu)表面。
　　最后，對(duì)設(shè)計(jì)的超構(gòu)表面進(jìn)行樣品制備。利用電