電磁集成技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮著核心作用,被認(rèn)為是解決電磁設(shè)備日益增長的數(shù)據(jù)存儲容量需求和信息處理速度需求的關(guān)鍵。其難點在于如何有效地將多種多樣的功能集成在一個具有亞波長結(jié)構(gòu)的器件中。諸多光子器件,如偏振分束器、平板聚焦透鏡等已經(jīng)被自然材料或者近年提出的超材料實現(xiàn)。但是由于這些材料具有較大的厚度,不便于光子器件的集成,使它們的應(yīng)用大大受限。作為平面二維結(jié)構(gòu)的超表面由于具有獨特的電磁響應(yīng)特性和強(qiáng)大的電磁波操控能力,已經(jīng)在多功能器件設(shè)計領(lǐng)域得到了應(yīng)用。本文從多功能超表面設(shè)計的理論出發(fā),介紹了其研究背景并總結(jié)了近年來的研究進(jìn)展,將其分為基于純透射設(shè)計的、基于純反射設(shè)計的以及基于反射、透射設(shè)計的三類多功能超表面。最后對未來多功能超表面的設(shè)計方向提出了展望。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報. 2020,34(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

(a)設(shè)計的各向異性表面透鏡的示意圖,其中大的藍(lán)色和紅色箭頭表示兩個光軸的方向[16];(b)從水平光軸觀察,超表面即是Luneburg透鏡[16];(c)從豎直光軸觀察,超表面即是魚眼透鏡[16];(d) Luneburg和魚眼鏡頭的理想表面折射率與設(shè)計的超表面透鏡的有效折射(nx和ny)之間的比較[16]

圖1 (a)設(shè)計的各向異性表面透鏡的示意圖,其中大的藍(lán)色和紅色箭頭表示兩個光軸的方向[16];(b)從水平光軸觀察,超表面即是Luneburg透鏡[16];(c)從豎直光軸觀察,超表面即是魚眼透鏡[16];(d) Luneburg和魚眼鏡頭的理想表面折射率與設(shè)計的超表面透鏡的有效折射(nx和ny)之間的比較[16]2017年,Ling等[19]提出了一種偏振和波長可控的多功能超表面,如圖3所示。不同偏振態(tài)的入射波能夠表現(xiàn)出不同的功能:該超表面可以作為Y偏振波的平板聚焦透鏡(圖3c);也可以作為X偏振波的SPP[20-21]耦合器(圖3b)。更重要的是,通過調(diào)整入射X偏振波的波長,可靈活地控制SPP波在所需界面上的激發(fā)。

2018年, Lee等[22]在光頻段下設(shè)計并制造了一種“X”型結(jié)構(gòu)的雙功能超表面。設(shè)計采用的材料為單晶硅,在光頻段下,可以用任意復(fù)振幅譜實現(xiàn)完整的全息圖且成像質(zhì)量很高。與純相位全息圖相比,該設(shè)計能實現(xiàn)更好的三維圖像和更高的信噪比。因此,該設(shè)計為最新的全息顯示技術(shù)鋪平了道路。3 基于反射的多功能超表面的設(shè)計與實現(xiàn)


本文編號：3026570