本文提供了一種非共振靈活可調(diào)大各向異性超材料元胞的設(shè)計(jì)方法。此方法先設(shè)計(jì)出全介電體塊超材料,再應(yīng)用到超表面器件中。相較于以往設(shè)計(jì),具有用料單一、靈活程度高、各向異性程度大、單參數(shù)調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)。該類元胞的主光軸在保持同等各向異性的情況下可以改變方向,光軸的方向是用作調(diào)控元胞特性的單一參數(shù)。我們利用透反射系數(shù)法與平均場(chǎng)法兩種提取等效參數(shù)的方法對(duì)比,驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與理論可行性。通過(guò)元胞本身具備各向異性方向的靈活可調(diào)性,結(jié)合變換光學(xué)相關(guān)理論,這種超材料元胞可以實(shí)現(xiàn)如變換光學(xué)波束平移器的應(yīng)用。在多種情形的仿真下,波束平移器的移波效果也與理論預(yù)期符合的比較好�；趯�(duì)體塊超材料的元胞設(shè)計(jì)原理的理解,本文進(jìn)一步設(shè)計(jì)了金屬-電介質(zhì)靈活可調(diào)大各向異性超表面元胞用于實(shí)現(xiàn)多種超表面光學(xué)效應(yīng)。僅憑借扭轉(zhuǎn)元胞光軸方向即可實(shí)現(xiàn)在不同效應(yīng)的轉(zhuǎn)換。這是利用了元胞對(duì)反射相位的調(diào)制效應(yīng)。由于這種元胞有著更大各向異性,故可通過(guò)扭轉(zhuǎn)元胞光軸方向以實(shí)現(xiàn)2⁰?的相位調(diào)節(jié)范圍,以滿足一類超表面器件的要求。由此,可將多個(gè)元胞單層排列,結(jié)合廣義Snell定律,再通過(guò)將每個(gè)元胞調(diào)至合適的光軸轉(zhuǎn)向,便可獲得不同的相... 

【文章來(lái)源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：51 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

負(fù)折射率微波超材料

子禁帶出現(xiàn)的位置及寬度也各不相同，以至于特定構(gòu)型的光光產(chǎn)生禁帶效應(yīng)。以往的理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，光子晶體也可，并且在特定條件下，光子晶體也可以用等效參數(shù)描述，準(zhǔn)周具有負(fù)折射性質(zhì)的。，超材料的單元尺度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)的人工周期結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)單元尺寸），這是與通常意義上的光子晶體或者區(qū)別之一。也正是由于滿足長(zhǎng)波條件，在波與超材料相互作用部微結(jié)構(gòu)的具體細(xì)節(jié)，只能感受到由基本單元散射體共振帶來(lái)度看，此時(shí)的超材料的結(jié)構(gòu)特性與均質(zhì)材料幾乎一樣，故在這描述超材料電磁特性的方法才比較準(zhǔn)確。法十年里，超材料從理論概念走到了市場(chǎng)應(yīng)用。三維超材料相比

基于可調(diào)各向異性介質(zhì)的超表面光束控制效應(yīng)多重要的光學(xué)應(yīng)用例如異常反射與異常折射[10,11]、亞波學(xué)和聲學(xué)幻象[16,17]等都是在這種功能表面上發(fā)展起來(lái)的象，十分重要的一點(diǎn)就是超表面提供的反射相位需要足共振原理的超表面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了上述需求[14,15,18,19]，如圖面[20]，這種超表面通過(guò)金棒做成不同夾角的“V”字，射相位的目的。


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