基于电控可调超表面的偏振调控特性研究

发布时间：2024-04-13 20:26

　　电磁超材料为人工构造的亚波长周期性阵列结构,因拥有自然界材料不具备的电磁特性成为研究热点。电磁超表面的偏振调控在显示、光通讯、医学、生物学、传感和光谱学等方面有重要的应用前景。本文研究了超表面对电磁波的偏振调控特性,包括圆二色性、圆转换二向色性、非对称透射特性、偏振转换特性、相位调制特性等。本文的具体内容如下:基于位移电流的介质阵列可以实现与金属微结构类似的电磁响应,而且损耗较低。利用惠更斯原理构建了基于双层硅棒阵列的级联惠更斯表面,通过旋转底层硅棒打破了级联惠更斯表面在光传播方向的对称性,在1.3-1.7μm实现了高效、宽带的透射式圆二色性、圆转换二向色性和反射式圆转换二向色性等手性。提出了电、磁偶极子辐射场的相干模型,分析了电、磁偶极子共振对偏振选择性的作用。考虑应用的可行性,进一步优化结构参数获得了以二氧化硅支撑的双层硅棒阵列。利用级联惠更斯表面的手性在光通讯波段实现了高效的偏振识别和偏振滤波。除了旋转层间角可以打破微结构体系对称性,斜入射电磁波也可打破对称结构的体系对称性。利用斜入射的圆偏振波激发了对称硅棒阵列中不同强度的电、磁偶极子共振模式,实现了高效、双带的非对称透射特性,...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1在微波波段由开口金属环和金属线构成的负折射电磁超材料[5]

哈尔滨工业大学理学博士学位论文呈周期性排布的金棒阵列结构，在微波波年，J.B.Pendry等人又提出了呈周期性排效磁导率[19]。2000年，美国加州大学的础上将开口环和金属线结合，在实验上成后，D.R.Smith等人通过集成电路压印技维超材料[5]。2003年，....

图1-2激发磁偶极子共振时(a)金属开口环粒子和(b)硅球纳米粒子的电场和磁场分布

第1章绪论子内呈环形的电场和平行的局域磁场(图1-3(a),(c))，激发电偶粒子内呈平行的局域电场和环形的磁场(图1-3(b),(d))。由于介移电流取代了金属微结构中的传导电流，因此介质超材料不仅的问题，还简化了结构单元的形状。近几年来，介质超材料因其、磁响应和不....

图1-3磁偶极子共振时介质粒子内部的电场(a)和(c)磁场分布，电偶极子共振时介质粒子内部的电场(b)和(d)磁场分布

子内呈环形的电场和平行的局域磁场(图1-3(a),(c))，激发电偶极粒子内呈平行的局域电场和环形的磁场(图1-3(b),(d))。由于介质移电流取代了金属微结构中的传导电流，因此介质超材料不仅不的问题，还简化了结构单元的形状。近几年来，介质超材料因其损、磁响应和不易受外界因....

图1-4利用手性超材料实现负折射

很多三维的手性结构实现了负折射[45,46]。2009年，ShuangZhang等人利用如图1-4(b)所示的三维手性阵列结构在实验上证明了太赫兹波段的负折射现象[47]。2003年，T.Vallius和A.Papakostas等人在如图1-5(a)所示的“卍....

本文编号：3953578