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(shí)現(xiàn)的,然而其控制效果不好,如效率低、體積大等,這嚴(yán)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(shí)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(duì)電磁波的偏振調(diào)控。具體內(nèi)容如下:（1）設(shè)計(jì)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(duì)稱組合實(shí)現(xiàn)偏振的轉(zhuǎn)換。研究發(fā)現(xiàn)它能實(shí)現(xiàn)寬帶的（0.28¹.82THz）高效的（偏振轉(zhuǎn)換率（PCR）遠(yuǎn)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?cè)O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能實(shí)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(jì)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?cè)O(shè)計(jì)了S結(jié)構(gòu)和雙棒組成的法布里波羅共振腔來增強(qiáng)透射效率（最大值可達(dá)0.91）。同時(shí)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(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

正折射率與負(fù)折射率對(duì)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(dāng)線偏振光遇到強(qiáng)手性特征材料時(shí)會(huì)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(gè)共振點(diǎn)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(diǎn)旋轉(zhuǎn)角不為 0，這表明了其具但是，其旋轉(zhuǎn)角很難達(dá)到 90°說明旋光能力比較弱。與此同時(shí)，何過雙層的金屬棒構(gòu)成的磁共振實(shí)現(xiàn) 90°的偏振旋轉(zhuǎn)。此外，Song 團(tuán)缺口的田字型結(jié)構(gòu)能實(shí)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(gè)共振點(diǎn) 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(dāng)線偏振光遇到強(qiáng)手性特征材料時(shí)會(huì)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(gè)共振點(diǎn)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(diǎn)旋轉(zhuǎn)角不為 0，這表明了但是，其旋轉(zhuǎn)角很難達(dá)到 90°說明旋光能力比較弱。與此同時(shí)過雙層的金屬棒構(gòu)成的磁共振實(shí)現(xiàn) 90°的偏振旋轉(zhuǎn)。此外，S缺口的田字型結(jié)構(gòu)能實(shí)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(gè)共振點(diǎn) f=5.75GHz 處值變化很大。這主要從出在 f=5.75GHz 時(shí)右旋圓偏振光和左旋圓偏振光的透射差異造

【參考文獻(xiàn)】：
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(hào)：3089642