近些年來,超材料在電磁調(diào)控方面的迅猛發(fā)展已經(jīng)表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。之前,電磁（偏振,相位等）調(diào)控主要是通過自然界現(xiàn)有存在的材料實現(xiàn)的,然而其控制效果不好,如效率低、體積大等,這嚴重限制了該領(lǐng)域發(fā)展。而超材料,通過調(diào)節(jié)單元的結(jié)構(gòu)和尺寸,它可以實現(xiàn)比自然界更優(yōu)越的或者自然媒質(zhì)不具備的電磁特性,有效的克服了傳統(tǒng)材料帶來的弊端。本文根據(jù)超材料分析的相關(guān)理論并借助數(shù)值仿真方法研究超材料（手性超材料和各向異性超材料）對電磁波的偏振調(diào)控。具體內(nèi)容如下:（1）設(shè)計了一種基于手性超材料的太赫茲偏振轉(zhuǎn)換器件。通過等離子金屬光柵和金屬開口環(huán)的不對稱組合實現(xiàn)偏振的轉(zhuǎn)換。研究發(fā)現(xiàn)它能實現(xiàn)寬帶的（0.28¹.82THz）高效的（偏振轉(zhuǎn)換率（PCR）遠高于0.9）偏振轉(zhuǎn)換。此外,它在0.64THz和1.45THz附近出射為交叉偏振光。這些結(jié)果表明我們設(shè)計的結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)寬帶的高效的偏振轉(zhuǎn)換和90°線偏振轉(zhuǎn)換器。（2）設(shè)計了一種基于手性超材料的紅外波段偏振轉(zhuǎn)換器件。為了解決金屬在紅外波段損耗大問題,我們設(shè)計了S結(jié)構(gòu)和雙棒組成的法布里波羅共振腔來增強透射效率（最大值可達0.91）。同時通過結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

正折射率與負折射率對比示意圖

圖 1.2 多層萬字形結(jié)構(gòu)圖（a）；入射圓極化的透過率和極化旋轉(zhuǎn)角圖（b）Fig 1.2 Diagram of design (a); diagram of azimuth rotation and diagramof transmission level for incident circular polarized wave (b).]研究發(fā)現(xiàn)當線偏振光遇到強手性特征材料時會分解成旋性相反的圓偏振波表現(xiàn)出相反的折射率。2008 年，E. Plum 小組[10]采用多層具有的萬字構(gòu)成手性，其下一層與上一層相鄰之間旋轉(zhuǎn)相同的角度，如圖 1.2（b）可以看出入射左旋圓偏振和入射右旋圓偏振的透過率均尤其在四個共振點處透過的光差異很大，這就是手性結(jié)構(gòu)的圓二色圖（b）中我能可以看出其在某些頻點旋轉(zhuǎn)角不為 0，這表明了其具但是，其旋轉(zhuǎn)角很難達到 90°說明旋光能力比較弱。與此同時，何過雙層的金屬棒構(gòu)成的磁共振實現(xiàn) 90°的偏振旋轉(zhuǎn)。此外，Song 團缺口的田字型結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)寬角度入射的 90°偏振旋轉(zhuǎn)器，這如圖 1.3（a）和（b）反映隨著傾斜角度逐漸增加到 45°，偏振旋轉(zhuǎn)角幾乎一致，而在第三個共振點 f=5.75GHz 處值變化很大。這主要從圖（

Fig 1.2 Diagram of design (a); diagram of azimuth rotation and diagramof transmission level for incident circular polarized wave (b).研究發(fā)現(xiàn)當線偏振光遇到強手性特征材料時會分解成旋性相反偏振波表現(xiàn)出相反的折射率。2008 年，E. Plum 小組[10]采用多層的萬字構(gòu)成手性，其下一層與上一層相鄰之間旋轉(zhuǎn)相同的角度圖 1.2（b）可以看出入射左旋圓偏振和入射右旋圓偏振的透過尤其在四個共振點處透過的光差異很大，這就是手性結(jié)構(gòu)的圓圖（b）中我能可以看出其在某些頻點旋轉(zhuǎn)角不為 0，這表明了但是，其旋轉(zhuǎn)角很難達到 90°說明旋光能力比較弱。與此同時過雙層的金屬棒構(gòu)成的磁共振實現(xiàn) 90°的偏振旋轉(zhuǎn)。此外，S缺口的田字型結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)寬角度入射的 90°偏振旋轉(zhuǎn)器，這如3（a）和（b）反映隨著傾斜角度逐漸增加到 45°，偏振旋轉(zhuǎn)角一致，而在第三個共振點 f=5.75GHz 處值變化很大。這主要從出在 f=5.75GHz 時右旋圓偏振光和左旋圓偏振光的透射差異造

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Arbitrary focusing lens by holographic metasurface[J]. Rongzhen Li,Zhongyi Guo,Wei Wang,Jingran Zhang,Keya Zhou,Jianlong Liu,Shiliang Qu,Shutian Liu,Jun Gao.  Photonics Research. 2015(05)

博士論文
[1]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[D]. 張作軍.重慶大學(xué) 2016



本文編號：3089642