超構(gòu)表面（metasurface）是一種通過人工設(shè)計(jì)的微納米結(jié)構(gòu)調(diào)控入射電磁波的諧振來控制波前的相位、偏振以及振幅的新型超薄的平面光學(xué)元件,其新穎的工作機(jī)制和靈活多變的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式為其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的前景。然而,制備好的光學(xué)器件會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)尺寸的固定導(dǎo)致光學(xué)響應(yīng)范圍的固定,這將極大的限制超構(gòu)表面的實(shí)際應(yīng)用。因此,動(dòng)態(tài)可調(diào)超構(gòu)表面的研究就顯得尤為重要。在超構(gòu)表面設(shè)計(jì)過程中加入能使電磁波敏感的主動(dòng)因素,就能對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)產(chǎn)生敏感的調(diào)控,而結(jié)構(gòu)對(duì)電磁波調(diào)控的宏觀反應(yīng)則體現(xiàn)在功能器件光學(xué)響應(yīng)的變化上。本文的研究內(nèi)容為光學(xué)超構(gòu)表面的設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)調(diào)控研究,在研究過程中設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)功能的超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)系統(tǒng),通過外界折射率變化、應(yīng)力拉伸變形、化學(xué)方法轉(zhuǎn)化三種調(diào)控方式對(duì)電磁波形成調(diào)控。雖然不同的調(diào)控方式對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及不同的應(yīng)用領(lǐng)域,但是整體的動(dòng)態(tài)調(diào)控都是基于耦合機(jī)制產(chǎn)生的,而本文設(shè)計(jì)的超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以通過模式之間的多體耦合以及結(jié)構(gòu)單元與入射電磁波的耦合作用產(chǎn)生工作。如何利用外界主動(dòng)因素對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的耦合機(jī)制產(chǎn)生最敏感、最高效的調(diào)控,則是光學(xué)超構(gòu)表面動(dòng)態(tài)調(diào)控研究的主要內(nèi)容。當(dāng)然,隨著本文中... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 可調(diào)控超構(gòu)表面的發(fā)展概況
        1.2.1 超構(gòu)表面的發(fā)展簡介
        1.2.2 溫度調(diào)控的超構(gòu)表面
        1.2.3 機(jī)械調(diào)控的超構(gòu)表面
        1.2.4 化學(xué)轉(zhuǎn)化調(diào)控的超構(gòu)表面
        1.2.5 電調(diào)控的超構(gòu)表面
    1.3 目前研究存在的問題與不足
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)與測試方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.3 數(shù)值模擬計(jì)算
        2.3.1 建立模型
        2.3.2 光譜圖和場分布圖的分析
    2.4 薄膜的制備與表征
        2.4.1 薄膜的制備方法
        2.4.2 薄膜的表征方法
    2.5 結(jié)構(gòu)的制備與表征
        2.5.1 結(jié)構(gòu)的制備方法
        2.5.2 結(jié)構(gòu)的表征方法
第3章 強(qiáng)耦合增強(qiáng)磁諧振的等離子體傳感器
    3.1 引言
    3.2 強(qiáng)耦合模型的建立與分析
        3.2.1 基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        3.2.2 模型的建立與數(shù)值模擬的結(jié)果
        3.2.3 數(shù)值模擬結(jié)果的理論分析
    3.3 等離子體超構(gòu)表面的制備與表征
        3.3.1 光柵結(jié)構(gòu)的制備
        3.3.2 結(jié)構(gòu)的表征
    3.4 外界折射率調(diào)控的等離子體超構(gòu)表面?zhèn)鞲衅?br>        3.4.1 等離體傳感器的設(shè)計(jì)
        3.4.2 等離體傳感器的測量與應(yīng)用
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于柔性基底應(yīng)力變形的結(jié)構(gòu)色動(dòng)態(tài)調(diào)控
    4.1 引言
    4.2 應(yīng)力拉伸變形對(duì)結(jié)構(gòu)色的調(diào)控機(jī)制
        4.2.1 可調(diào)控超構(gòu)表面模型的建立
        4.2.2 偏振不敏感的響應(yīng)機(jī)制
        4.2.3 不同拉伸量下的數(shù)值模擬
    4.3 可調(diào)控超構(gòu)表面器件的制備流程與表征
        4.3.1 可調(diào)控器件的制備流程
        4.3.2 超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)的表征
    4.4 可調(diào)控光學(xué)超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)器件的應(yīng)用
        4.4.1 通過機(jī)械拉伸調(diào)控的全光譜顯示
        4.4.2 信息的顯示和隱藏
    4.5 本章小結(jié)
第5章 化學(xué)轉(zhuǎn)化法調(diào)控的鹵化鉛鈣鈦礦超構(gòu)表面
    5.1 引言
    5.2 鈣鈦礦薄膜的制備與表征
        5.2.1 鈣鈦礦材料的選取
        5.2.2 鈣鈦礦薄膜的制備過程
        5.2.3 鈣鈦礦薄膜的表征
    5.3 鈣鈦礦超構(gòu)表面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        5.3.1 廣義斯涅爾定律和瓊斯矩陣
        5.3.2 鈣鈦礦超構(gòu)表面的設(shè)計(jì)
        5.3.3 鈣鈦礦超構(gòu)表面的制備與表征
    5.4 鈣鈦礦超構(gòu)表面可調(diào)控的全息投影成像
        5.4.1 全息投影的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.4.2 可調(diào)控的全息投影成像
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡歷



本文編號(hào)：3573868