近來,由于超材料概念的發(fā)展,人們逐漸認(rèn)識(shí)到,通過設(shè)計(jì)平面亞波長(zhǎng)內(nèi)嵌結(jié)構(gòu),可以對(duì)電磁波進(jìn)行更深入的控制,因?yàn)樗鼈兛梢悦芗帕胁⒃试S以更高效的分辨率來控制周圍表面外場(chǎng)。通常,這樣的微結(jié)構(gòu)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(xué)設(shè)備的產(chǎn)生提供了巨大的機(jī)會(huì)。幾年前,所有此類平面超材料結(jié)構(gòu)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(xué)薄而密集的二維結(jié)構(gòu)單元陣列,這些結(jié)構(gòu)單元具有奇異的特性,這些特性由它們的本構(gòu)單元賦予,通常具有電磁諧振效應(yīng)。超表面的單元尺寸和周期性是亞波長(zhǎng)的,因此,與產(chǎn)生多個(gè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化功能的超表面為研究?jī)?nèi)容,尤其對(duì)透射型的線極化轉(zhuǎn)圓極化波的超表面進(jìn)行了深入研究。從微波段至太赫茲波段,開展了對(duì)反射型和透射型超表面的理論基礎(chǔ)、建模分析、參數(shù)設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等一系列工作,提出了四類線極化轉(zhuǎn)圓極化波的超... 

【文章來源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

包含手性晶胞的偏振旋轉(zhuǎn)陣列功能示意圖[52]

騳線極化波的轉(zhuǎn)換，而不能同時(shí)將這兩種交叉極化波進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此，有許多研究在手性結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了大幅創(chuàng)新，具有代表性的兩類結(jié)構(gòu)是輪式旋轉(zhuǎn)型和希爾伯特（Hubert）旋轉(zhuǎn)型手征結(jié)構(gòu)。在文獻(xiàn)[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(zhuǎn)換為近圓極化波；在文獻(xiàn)[64]中提出的Hubert型超表面也實(shí)現(xiàn)了x和y線極化波的雙頻帶轉(zhuǎn)換，模型結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。不過因?yàn)橥瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)兩種交叉極化波的轉(zhuǎn)換，所以導(dǎo)致圓極化波的品質(zhì)不佳，所在頻段內(nèi)的橢偏角小于27°（軸比大于3dB），并不能用于實(shí)際的工程應(yīng)用。(a)(b)(c)(d)圖1-2具有手性“U”型開口諧振環(huán)的偏振轉(zhuǎn)換器[59]：(a)晶胞示意圖，(b)加工樣品圖，(c)、(d)入射場(chǎng)在不同頻率下晶胞的感應(yīng)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(zhuǎn)換理論上100%的轉(zhuǎn)換效率和100%的傳輸效率，許多新穎的平面手性結(jié)構(gòu)也隨之出現(xiàn)。在文獻(xiàn)[65]中，提出了一種寬帶的雙層手性線圓極化

1緒論7轉(zhuǎn)換器。晶胞結(jié)構(gòu)將相對(duì)較粗的金屬陣列相互垂直地安放于x和y坐標(biāo)軸方向上作為光學(xué)中的光柵起偏器；將較細(xì)的金屬線相對(duì)于平面坐標(biāo)軸傾斜45°放置，用于產(chǎn)生兩個(gè)線極化交叉分量，起到偏振面旋轉(zhuǎn)的作用，如圖1-4所示。可以看出頻段在11-18GHz內(nèi)，從波前面入射的y線極化波經(jīng)過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)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(xiàn)[66]提出了由堆疊并級(jí)聯(lián)的一系列偏振納米棒構(gòu)成的單向偏振面旋轉(zhuǎn)器，并且通過自由擬合分析得出了最佳帶寬和最高95%的轉(zhuǎn)化率，這種線極化的單向不對(duì)稱傳輸同時(shí)也催生了多頻帶圓極化不對(duì)稱傳輸[67]，和多帶線圓不對(duì)稱傳輸[68]的案例。(a)(b)圖1-3具有希爾伯特旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的偏振轉(zhuǎn)換器[64]：(a)晶胞示意圖，(b)實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)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(hào)：3403023