基于人工電磁結(jié)構(gòu)材料的偏振調(diào)控原理及技術(shù)研究.pdf

1、偏振調(diào)控技術(shù)是電磁學(xué)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容之一，在偏振成像、防偽技術(shù)、目標(biāo)識(shí)別、信息通信以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展，人們對(duì)電磁波調(diào)制元件和系統(tǒng)的微型化，集成化和輕量化提出了更高的要求。開(kāi)展新型人工電磁結(jié)構(gòu)材料的偏振調(diào)控原理及技術(shù)研究，對(duì)促進(jìn)偏振調(diào)控元件和系統(tǒng)的小型化和集成化，推進(jìn)電磁學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文在國(guó)家973計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，對(duì)基于人工電磁結(jié)構(gòu)材料的

2、偏振調(diào)控原理及技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究。
　　論文首先對(duì)新型偏振調(diào)控人工電磁結(jié)構(gòu)材料的偏振調(diào)控物理機(jī)制、原理進(jìn)行了較為深入的分析研究；其次開(kāi)展了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，將單層透射式偏振轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率提高至理論極限，結(jié)合廣義斯涅爾定律和相位調(diào)控達(dá)到消除共偏振背景干擾的目的；針對(duì)電子束光刻、聚焦離子束刻蝕、雙光子光刻等光波段人工電磁結(jié)構(gòu)材料加工技術(shù)存在的加工效率低、加工面積小、成本高等問(wèn)題，開(kāi)展光波段偏振調(diào)控人工電磁結(jié)構(gòu)材料的加工工藝研究，

3、實(shí)現(xiàn)了大面型光波段偏振轉(zhuǎn)換器的制備；論文的另一項(xiàng)重要工作是，開(kāi)展了軸對(duì)稱偏振人工電磁結(jié)構(gòu)材料的相關(guān)研究，提出金屬-介質(zhì)-金屬多層光柵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電磁波偏振態(tài)、相位和振幅的全方位調(diào)制，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)高效率軸對(duì)稱偏振人工電磁結(jié)構(gòu)材料，實(shí)現(xiàn)了圓偏振到徑向偏振和角向偏振的轉(zhuǎn)換，提高了人工電磁結(jié)構(gòu)材料對(duì)電磁波的調(diào)控自由度，為新型偏振調(diào)控及其他光學(xué)元件的研制提供了有效的技術(shù)手段。
　　論文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　（1）首先在深

4、入分析人工電磁結(jié)構(gòu)材料單元結(jié)構(gòu)形式及其排布方式對(duì)結(jié)構(gòu)電磁響應(yīng)影響的基礎(chǔ)上，開(kāi)展基于人工電磁結(jié)構(gòu)材料的偏振調(diào)控基本原理研究，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；
　?。?）進(jìn)行人工電磁結(jié)構(gòu)材料的理論分析方法和仿真計(jì)算方法研究，通過(guò)仿真研究，分析人工電磁結(jié)構(gòu)材料各結(jié)構(gòu)參數(shù)與結(jié)構(gòu)偏振轉(zhuǎn)換效果的關(guān)系，開(kāi)展高轉(zhuǎn)換效率、寬工作波段偏振轉(zhuǎn)換器件的設(shè)計(jì)；
　　（3）針對(duì)當(dāng)前光波段人工電磁結(jié)構(gòu)材料加工技術(shù)效率低、面積小、成本高等問(wèn)題，采用橢圓等離子體諧振器實(shí)現(xiàn)

5、高效率光波段偏振轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，降低加工難度，基于二次曝光雙光束激光干涉技術(shù)實(shí)現(xiàn)大面型偏振調(diào)控器件的制備；
　?。?）針對(duì)透射式偏振轉(zhuǎn)換人工電磁結(jié)構(gòu)材料低轉(zhuǎn)換效率和高背景干擾的問(wèn)題，提出半連續(xù)結(jié)構(gòu)將單層材料的偏振轉(zhuǎn)換效率提高至理論極限，結(jié)合廣義斯涅爾定律和相位調(diào)控提出懸鏈線結(jié)構(gòu)在提高轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)消除共偏振背景干擾；
　?。?）開(kāi)展軸對(duì)稱偏振人工電磁結(jié)構(gòu)材料的相關(guān)研究，分析將圓偏振轉(zhuǎn)換為徑向偏振和角向偏振的基本原理和方法，進(jìn)行