近來,由于超材料概念的發(fā)展,人們逐漸認識到,通過設計平面亞波長內嵌結構,可以對電磁波進行更深入的控制,因為它們可以密集排列并允許以更高效的分辨率來控制周圍表面外場。通常,這樣的微結構既具有電極化又具有磁極化,并且它們可以完全控制反射波和透射波,這為新型微波和光學設備的產生提供了巨大的機會。幾年前,所有此類平面超材料結構通常被稱為超表面。超表面是超材料的二維類似物,定義為光學薄而密集的二維結構單元陣列,這些結構單元具有奇異的特性,這些特性由它們的本構單元賦予,通常具有電磁諧振效應。超表面的單元尺寸和周期性是亞波長的,因此,與產生多個衍射波瓣的衍射光柵相反,它具有像均勻偏振片一樣的均勻平面,能夠反射和透射平面波。根據(jù)功能劃分,目前已知的超表面分為以下幾類:頻率選擇表面,高阻抗表面,理想吸收體,極化轉化器,輻射表面,波前控制表面,二維平面透鏡以及非線性超表面。本文以具有電磁偏振轉化功能的超表面為研究內容,尤其對透射型的線極化轉圓極化波的超表面進行了深入研究。從微波段至太赫茲波段,開展了對反射型和透射型超表面的理論基礎、建模分析、參數(shù)設計以及實驗驗證等一系列工作,提出了四類線極化轉圓極化波的超... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

包含手性晶胞的偏振旋轉陣列功能示意圖[52]

騳線極化波的轉換，而不能同時將這兩種交叉極化波進行轉換。因此，有許多研究在手性結構上進行了大幅創(chuàng)新，具有代表性的兩類結構是輪式旋轉型和希爾伯特（Hubert）旋轉型手征結構。在文獻[63]中提及的輪式雙層手征超表面將x和y線極化波均能轉換為近圓極化波；在文獻[64]中提出的Hubert型超表面也實現(xiàn)了x和y線極化波的雙頻帶轉換，模型結構如圖1-3所示。不過因為同時實現(xiàn)兩種交叉極化波的轉換，所以導致圓極化波的品質不佳，所在頻段內的橢偏角小于27°（軸比大于3dB），并不能用于實際的工程應用。(a)(b)(c)(d)圖1-2具有手性“U”型開口諧振環(huán)的偏振轉換器[59]：(a)晶胞示意圖，(b)加工樣品圖，(c)、(d)入射場在不同頻率下晶胞的感應電流Figure1-2Theconverterbasedonfour“U”splitringresonators[59]:(a)Diagramofaunitcell,(b)Aphotooftheexperimentalsample,Thecurrentdistributionsdrivenbytheelectricfieldat(c)5.1GHzand(d)6.3GHz為了得到手性轉換理論上100%的轉換效率和100%的傳輸效率，許多新穎的平面手性結構也隨之出現(xiàn)。在文獻[65]中，提出了一種寬帶的雙層手性線圓極化

1緒論7轉換器。晶胞結構將相對較粗的金屬陣列相互垂直地安放于x和y坐標軸方向上作為光學中的光柵起偏器；將較細的金屬線相對于平面坐標軸傾斜45°放置，用于產生兩個線極化交叉分量，起到偏振面旋轉的作用，如圖1-4所示�？梢钥闯鲱l段在11-18GHz內，從波前面入射的y線極化波經(jīng)過轉換器轉化后，在波后面得到了極化傳輸率接近90%的LCP波。根據(jù)手性互易原則，從波后面入射x線極化波同樣也得到了傳輸率90%的RCP波（如圖1-4(d),(e)）。文獻[66]提出了由堆疊并級聯(lián)的一系列偏振納米棒構成的單向偏振面旋轉器，并且通過自由擬合分析得出了最佳帶寬和最高95%的轉化率，這種線極化的單向不對稱傳輸同時也催生了多頻帶圓極化不對稱傳輸[67]，和多帶線圓不對稱傳輸[68]的案例。(a)(b)圖1-3具有希爾伯特旋轉結構的偏振轉換器[64]：(a)晶胞示意圖，(b)實驗樣品圖Figure1-3TheproposedHubert-typeconverter[64]:(a)Schematicofaunitcell,(b)Photographofthefabricatedsample(a)(b)(c)(d)(e)圖1-4平面手性偏振轉換器[65]：(a)波前面陣列，(b)波后面陣列，(c)陣列透視圖,從


本文編號：3403023